基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器控制策略研究.pdf

1、隨著新能源的廣泛應(yīng)用，我國分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，由分布式發(fā)電系統(tǒng)組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)越來越受到世界的關(guān)注?；贚CL濾波的微網(wǎng)逆變器控制策略的研究對于保障微電網(wǎng)的安全運(yùn)行，具有十分重要的工程實(shí)際意義，其關(guān)鍵性技術(shù)為:抑制LCL濾波器諧振尖峰的控制技術(shù);電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下網(wǎng)側(cè)電流控制技術(shù)、電網(wǎng)電壓有效值與同步相位檢測算法;解決微電網(wǎng)中分布式發(fā)電系統(tǒng)無功功率分配不準(zhǔn)確問題的無功功率下垂系數(shù)校正技術(shù)。本文圍繞關(guān)鍵技術(shù)，對基于LCL濾波器的微

2、網(wǎng)逆變器的控制策略開展理論與實(shí)驗(yàn)研究，研究成果可以應(yīng)用到實(shí)際工程中，對微電網(wǎng)的高效運(yùn)行具有一定的理論指導(dǎo)意義與實(shí)用價值。
　　本文分別建立了三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系以及兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型。基于所建立的數(shù)學(xué)模型，分析LCL濾波器的諧振特性，并提出抑制諧振尖峰的方法。通過與被動阻尼法比較，分析采用電容支路電流反饋代替連接阻尼電阻的方法和控制策略。針對其控制策略復(fù)雜的問題，在詳細(xì)分析電網(wǎng)側(cè)電流

3、反饋與逆變器側(cè)電流反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系基礎(chǔ)上，給出逆變器側(cè)電流反饋等效為電網(wǎng)側(cè)電流反饋加入電容支路電流反饋的有源阻尼的方法即無阻尼控制策略，避免了在電容支路增加電壓或電流傳感器的問題，同時也簡化了微網(wǎng)逆變器控制策略，為后續(xù)電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下微網(wǎng)逆變器控制策略的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　電網(wǎng)不平衡會對微網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的控制、電網(wǎng)電壓有效值與同步相位的計(jì)算與檢測產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成逆變器工作異常，嚴(yán)重時損壞逆變器。本文在分析電網(wǎng)不平

4、衡對微網(wǎng)逆變器控制影響的基礎(chǔ)上，采用PI控制器加入諧振(R)控制器的方法，調(diào)節(jié)電壓負(fù)序分量引起的100Hz交流量靜差。由于諧振控制器的加入，使微網(wǎng)逆變器的控制策略復(fù)雜化，為了避免增大系統(tǒng)控制復(fù)雜程度。本文提出電網(wǎng)電壓前饋的控制策略，將電網(wǎng)電壓前饋到控制回路中，實(shí)現(xiàn)消除電網(wǎng)電壓對網(wǎng)側(cè)電流控制的影響，進(jìn)而消除電壓負(fù)序分量對網(wǎng)側(cè)電流的影響。電網(wǎng)電壓有效值的計(jì)算方面，本文提出基于低通濾波器的電壓有效值計(jì)算方法，該方法只需一個瞬時電壓采樣值就可以

5、得出電網(wǎng)電壓有效值，相對于全周期采樣法、導(dǎo)數(shù)法以及迭代法更加的便捷，并且適用于電網(wǎng)不平衡狀態(tài)。電網(wǎng)不平衡對電網(wǎng)電壓同步相位的檢測具有嚴(yán)重影響，本文提出一種電網(wǎng)基波正序電壓的提取方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)變換方法能夠在電網(wǎng)不平衡甚至畸變狀態(tài)下，提取基波正序分量，從而進(jìn)行電壓同步相位檢測控制。該算法通過兩次數(shù)學(xué)變換消除電壓負(fù)序及諧波分量，得到基波正序電壓分量，避免了諧振控制器的加入，減小系統(tǒng)復(fù)雜度。對電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下微網(wǎng)逆變器控制策略的研究，為實(shí)現(xiàn)微電

6、網(wǎng)具有應(yīng)對電網(wǎng)電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力的運(yùn)行要求提供了理論支持。
　　本文通過分析下垂控制的原理，針對下垂控制有功、無功功率不能夠完全解耦、無功功率分配不準(zhǔn)確等問題，提出微電網(wǎng)逆變器下垂控制系數(shù)校正算法，與虛擬阻抗控制算法有機(jī)結(jié)合，達(dá)到有功、無功功率完全解耦提高無功功率分配準(zhǔn)確度的效果。仿真結(jié)果有效驗(yàn)證這種方法的正確性與可行性。
　　最后，本文研制容量為250kVA的基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器樣機(jī)，該逆變器采用低通濾波器法