旧版下载已关闭,请移步到新版下载(点击打开新版

微网逆变器并联及电能质量主动控制方法研究

资料来自用户(Toni)上传,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请点击版权申明
导师姓名
罗安
学科专业
电气工程
文献出处
湖南大学   2015年
关键词
微网论文  逆变器论文  分布式电源论文  电能质量论文  环流论文  谐波论文  不平衡论文  同步旋转坐标系论文
论文摘要

微网是协调分布式发电与大电网矛盾,提高分布式发电供能效益的有效方式。它具有联网和孤岛两种运行模式,能提高负荷的供电可靠性。微网内部的分布式电源和能量存储大部分采用逆变器作为接口电路,微网逆变器是微网发电系统的关键部件,其与电能质量补偿装置相类似的拓扑结构以及灵活多样的控制策略为微网的电能质量控制提供了便捷途径。研究微网逆变器在不同运行环境下的并联控制策略及电能质量主动控制方法,不仅能主动保障微网逆变器自身的安全可靠运行,还能主动改善微网的电能质量,对于构建高电能质量、高可靠性的微网具有极其重要的理论研究价值和现实意义。本文在国家自然科学基金重点项目(51237003)“微网多逆变器并联及电能质量控制方法研究‖和国家自然科学基金面上项目(51477045)”含微源的典型用电负荷电能质量发射特性研究‖资助下,对微网逆变器的功率分配控制、微网逆变器在谐波环境以及不平衡环境下的并联控制策略及电能质量的主动控制方法进行研究,主要工作和创新点体现在:(1)在讨论线路阻抗差异对传统下垂控制功率分配效果影响的基础上,提出一种可以改善逆变器的并机过程,实现逆变器功率精确分配的改进鲁棒下垂多环控制方法,包括功率外环和电压电流双环两部分。在电压电流双环设计中,提出考虑负载影响的控制器参数设计方法,抑制负载变化对电容电流内环跟踪性能的不利影响。在功率外环设计中,提出一种改进的鲁棒下垂控制方法,与常规鲁棒下垂控制相比,改进的鲁棒下垂控制可以减小并机冲击电流,加快并机过渡过程,且不影响功率的精确分配效果。(2)为改善大连线阻抗环境下微网的电能质量,实现高精度的功率分配和环流抑制,提出一种直接控制安装点电压的逆变器并联运行控制方法。所提方法不需要测量物理连线阻抗大小,可以将大连线阻抗问题转换成小连线阻抗问题,削弱传统意义上的连线阻抗对环流抑制和微网母线电压质量的不利影响。仿真和实验表明,该方法能改善大连线阻抗环境下负荷电流分配精度,提高微网母线的电能质量水平。(3)推导了同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的通用等效变换模型,所推导的等效变换模型能够真实反映不同频率输入信号在静止坐标系下的输出控制表现,可为同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的建模和频域分析提供理论支撑。提出一种不需要正负序分量分离的不平衡电压补偿策略,通过分别控制逆变器的正负序输出阻抗,实现提高正序功率分配效果、补偿公共母线负序电压和抑制负序环流的控制目的。(4)提出一种可根据逆变器输出容量情况,灵活选择运行模式的主动谐波控制策略。主动谐波控制策略可抑制谐波扰动对并网逆变器网侧输出电流的负面影响,并且在不需要谐波检测的前提下,实现本地谐波电流的有效补偿。通过控制系统建模和频域分析证实所提策略的控制表现,仿真和实验验证了所提策略的有效性。(5)推导了不平衡电压环境下并网逆变器输出功率无波动和输出电流对称正弦之间的内在联系,在此基础上,提出一种静止坐标系下的功率/电流质量协调控制策略,采用瞬时电压直接计算电流参考指令,通过改变电流指令系数实现逆变器输出功率波动和电流质量间的灵活控制。所提策略无需旋转坐标变换,无需电压/电流正负序分离计算参考指令,无需锁相环,也无需任何低通滤波器或者陷波器,实现简单,便于不平衡电压环境下的工程应用。

论文目录
关闭目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 分布式发电技术发展概况

1.2 微网定义及特点

1.3 微网的控制方法

1.3.1 微网的顶层控制

1.3.2 微网的底层控制

1.4 逆变器并联环流分析和微网电能质量问题及控制

1.4.1 逆变器并联环流分析

1.4.2 微网的电能质量问题

1.4.3 微网的电能质量控制

1.5 本文课题来源和主要研究内容

第2章 微网逆变器的改进鲁棒下垂多环控制

2.1 多逆变器并联系统结构

2.2 多逆变器并联系统功率分配原理

2.2.1 传统下垂控制表达式推导

2.2.2 传统下垂控制在功率精确分配过程中的弊端

2.3 考虑负载影响的电压电流双环控制器设计

2.3.1 两种电流内环的对比分析

2.3.2 考虑负载影响的电压电流双闭环设计

2.4 采用阻性虚拟阻抗的改进鲁棒下垂控制

2.4.1 常规鲁棒下垂控制策略分析

2.4.2 改进的鲁棒下垂控制策略及参数设计

2.5 仿真与实验分析

2.6 本章小结

第3章 大连线阻抗环境下的微网逆变器并联运行策略

3.1 多逆变器并联系统结构

3.2 电压电流双环控制策略

3.2.1 常规电压控制策略分析

3.2.2 直接控制安装点电压的电压控制策略

3.3 基于虚拟阻抗技术的下垂控制策略

3.3.1 虚拟阻抗策略的实施

3.3.2 下垂控制及功率计算方法

3.4 仿真及实验验证

3.5 本章小结

第4章 微网逆变器的不平衡电压补偿策略

4.1 逆变器并联系统结构及所提电压控制框图

4.2 同步旋转坐标系下控制器的等效变换分析

4.2.1 双同步旋转坐标系下控制器的等效变换分析

4.2.2 单个同步旋转坐标系下控制器的等效变换分析

4.2.3 同步旋转坐标系下控制器的等效变换模型验证

4.3 所提不平衡电压补偿策略闭环特性分析

4.4 虚拟阻抗及下垂控制设计

4.4.1 不需要正负序分量分离的虚拟阻抗设计

4.4.2 下垂控制器设计

4.5 仿真及实验验证

4.6 本章小结

第5章 单相LCL型并网逆变器的主动谐波控制策略

5.1 单相光伏并网逆变器结构和指令信号谐波成分分析

5.2 提出的主动谐波控制策略

5.2.1 常规电流跟踪控制策略分析

5.2.2 主动谐波控制策略的提出动机

5.3 主动谐波控制策略频域分析及控制参数设计

5.3.1 主动谐波控制策略频域分析

5.3.2 主动谐波控制策略参数设计

5.4 仿真及实验验证

5.5 本章小结

第6章 不平衡电压环境下的并网逆变器功率控制策略

6.1 三相并网逆变器系统结构及电流参考指令推导

6.2 两种电流参考指令的关系推导

6.3 静止坐标系下的功率/电能质量协调控制策略

6.4 仿真及实验验证

6.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间的主要成果

全文下载
全文下载