含多逆變器微網(wǎng)的電能質(zhì)量控制若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微網(wǎng)是協(xié)調(diào)分布式發(fā)電與大電網(wǎng)矛盾，提高分布式發(fā)電供能效益的有效方式。微網(wǎng)具有電源類型多樣、運行模式多變以及微源的間歇波動性等特點，使得其電能質(zhì)量問題呈現(xiàn)出許多與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)截然不同的特性。微網(wǎng)逆變器作為連接分布式電源和大電網(wǎng)的接口電路，其具有與傳統(tǒng)電能質(zhì)量補償裝置相似的拓撲結(jié)構(gòu)，為微網(wǎng)逆變器的電能質(zhì)量控制技術(shù)提供了便利。因此，開展含多逆變器微網(wǎng)的電能質(zhì)量控制技術(shù)研究對于構(gòu)建高電能質(zhì)量、高可靠性的微網(wǎng)具有極其重要的理論研究價值和現(xiàn)實意義。

2、
　　本文在國家自然科學(xué)基金重點項目(51237003)“微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)及電能質(zhì)量控制方法研究”和國家自然科學(xué)基金面上項目(51477045)“含微源的典型用電負荷電能質(zhì)量發(fā)射特性研究”資助下，對微網(wǎng)逆變器并網(wǎng)模式下的諧波控制、電網(wǎng)電壓不平衡情況下的功率控制、離網(wǎng)模式下的并聯(lián)均流控制以及微網(wǎng)逆變器與有源濾波器的電能質(zhì)量混合控制方法進行研究，主要工作和創(chuàng)新點體現(xiàn)在:
　　1)大量非線性負荷和電力電子裝置加入到電力系統(tǒng)中，給微

3、網(wǎng)帶來了諧波問題。對此，本文提出一種無需諧波檢測的三相并網(wǎng)逆變器靈活諧波控制方法，該方法將本地諧波補償和抗背景諧波電壓擾動在三相并網(wǎng)逆變器控制中予以統(tǒng)一考慮。通過控制結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，使得電流跟蹤控制兼具諧波檢測功能，可實現(xiàn)無需諧波檢測的諧波補償和諧波抑制控制，避免諧波檢測環(huán)節(jié)帶來的控制負擔(dān)和時延影響，同時提高了并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)背景諧波電壓的抗干擾能力。推導(dǎo)了同步旋轉(zhuǎn)坐標系下控制器到靜止坐標系的通用等效變換模型體系，通過對不同頻率輸入信號

4、和不同類型控制器的控制表現(xiàn)，驗證了該模型體系的正確性和通用性，可為包含同步旋轉(zhuǎn)坐標系下控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)在靜止坐標系的頻域特性分析和穩(wěn)定性能分析提供重要的模型理論支撐?；诘刃ё儞Q模型體系構(gòu)建了閉環(huán)控制系統(tǒng)在靜止坐標系的頻域模型，通過閉環(huán)系統(tǒng)的幅頻特性分析證實閉環(huán)跟蹤傳遞函數(shù)具備的諧波檢測特性，通過穩(wěn)定性能分析驗證了控制參數(shù)選取的合理性以及控制系統(tǒng)擁有足夠的穩(wěn)定裕度。仿真和實驗進一步驗證了本文所提控制方法的有效性。
　　2)不平

5、衡的三相電網(wǎng)電壓環(huán)境會導(dǎo)致逆變器輸出電流畸變、輸出功率震蕩，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。針對三相四線制并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，分析了不平衡電壓環(huán)境下三相四線制并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的功率流輸出特性。利用三相四線制系統(tǒng)擁有零序分量的特點，推導(dǎo)了不平衡電壓環(huán)境下依靠負序電流分量和零序電流分量共同維持三相四線制并網(wǎng)系統(tǒng)有功功率恒定且單位功率因數(shù)并網(wǎng)的充分條件。為使并網(wǎng)逆變器工作在最優(yōu)狀態(tài)，實現(xiàn)控制目標的多元化，對維持有功功率恒定控制目標下的三種單一控制策略

6、參考指令獲取策略進行解析，在此基礎(chǔ)上，利用權(quán)重思想提出負序-零序協(xié)調(diào)控制和負序-無功波動協(xié)調(diào)控制兩種三相四線并網(wǎng)逆變器恒定有功功率控制策略，通過改變協(xié)調(diào)指令系數(shù)，可以在保證傳送到電網(wǎng)的有功功率始終恒定無波動的同時，實現(xiàn)各控制目標的過渡和相互轉(zhuǎn)化，合理兼顧不同的控制效果，提高并網(wǎng)控制的靈活性。通過雙閉環(huán)電流控制策略中參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響分析，選取了合適的閉環(huán)參數(shù)，提高了LCL型并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能。
　　3)通過引入虛擬阻抗來

7、改變逆變器的下垂外特性，從而提高并聯(lián)逆變器的功率均分精度是常用的方法。針對虛擬阻抗的實現(xiàn)，提出一種三階廣義積分交叉對消電流反饋控制方法，避免對輸出電流求導(dǎo)，減少了運算量，提高了系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度。所提方法由交叉對消反饋網(wǎng)絡(luò)和多級基于三階廣義積分器的正交發(fā)生器環(huán)節(jié)兩部分構(gòu)成，分別實現(xiàn)帶通效果和濾波功能，能較好地抑制輸出電流中的直流分量和諧波分量對輸出電壓的影響，改善輸出電壓波形，減小其畸變率。分析了該方法對系統(tǒng)輸出總阻抗幅頻特性的影響，結(jié)果

8、表明僅影響系統(tǒng)基波頻率處附近的輸出阻抗，諧波處幾乎不受影響，避免了虛擬阻抗引入帶來的諧波放大問題。
　　4)針對微電網(wǎng)中非線性負荷往往功率較小且分散難以集中治理的特點，提出一種基于分頻域理念的微網(wǎng)逆變器與有源電力濾波器的電能質(zhì)量混合控制策略。在諧波域，微網(wǎng)逆變器和有源濾波器通過阻抗協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)對微電網(wǎng)諧波問題的優(yōu)化治理，降低公共連接點的電壓畸變率，改善微網(wǎng)逆變器自身輸出的電流質(zhì)量。在基波域，微網(wǎng)逆變器和有源濾波器通過無功功率的協(xié)

9、調(diào)運行，改善微電網(wǎng)母線電壓的輸出精度，提高微網(wǎng)逆變器的功率分配效果。通過有源濾波器和微網(wǎng)逆變器的有機配合，減少微網(wǎng)逆變器在電能質(zhì)量補償方面的控制負擔(dān)，實現(xiàn)微網(wǎng)逆變器與電能質(zhì)量補償器優(yōu)勢互補和優(yōu)化運行。針對諧波虛擬阻抗的實現(xiàn)，提出一種基于三階廣義積分交叉對消電流反饋控制方法，可以實現(xiàn)各次諧波和基波之間的交叉解耦提取，方便構(gòu)造任意次諧波的阻性、感性、阻感性虛擬阻抗，避免了微分環(huán)節(jié)的引入，極大程度地限制了信號的微分噪聲，確保了阻抗構(gòu)造的精確度