無信息交互逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著新能源、智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電等技術(shù)的迅速發(fā)展,分布式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)越來越成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。逆變器并聯(lián)系統(tǒng)大體上可分為兩大類,一類是通過逆變器單元間的信息交互以實(shí)現(xiàn)并聯(lián),另一類并聯(lián)單元間無需任何信息交互。后者方案中逆變單元彼此完全獨(dú)立,且不受空間分布的限制,適合于分布式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的應(yīng)用。本文在總結(jié)現(xiàn)有逆變器并聯(lián)系統(tǒng)理論與應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)無信息交互的分布式逆變器并聯(lián)系統(tǒng),以提高其穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性能為目標(biāo),對(duì)其控制技術(shù)的相關(guān)關(guān)

2、鍵問題進(jìn)行了深入研究。
　　 逆變器單機(jī)系統(tǒng)是并聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ),其良好的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性能是并聯(lián)系統(tǒng)得以正常穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。首先本文指出逆變器單機(jī)的傳統(tǒng)小信號(hào)模型中負(fù)載參數(shù)固定不變從而導(dǎo)致復(fù)雜負(fù)載條件下無法保證逆變器系統(tǒng)良好靜動(dòng)態(tài)性能的問題。并通過引入反饋線性化理論,從理論上證明了三相逆變器能夠通過反饋與前饋補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精確線性化。同時(shí)基于動(dòng)態(tài)逆系統(tǒng)反饋線性化原理并結(jié)合輸入前饋控制,提出了適用于三相逆變器大信號(hào)模型的基于dq0坐

3、標(biāo)變換的反饋線性化方法,且亦可應(yīng)用于單相逆變器系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)研究表明相對(duì)于傳統(tǒng)三相及單相逆變器控制方法,本文提出的基于逆系統(tǒng)反饋線性化控制方法具有更加良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
　　 環(huán)流的分析和抑制是影響逆變器并聯(lián)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有逆變器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流問題的研究存在模型過于簡化從而導(dǎo)致無法分析系統(tǒng)環(huán)流中開關(guān)頻率相關(guān)的諧振分量的問題。本文從開關(guān)器件級(jí)的電路模型入手,對(duì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流進(jìn)行了細(xì)致分析,根據(jù)疊加定理和網(wǎng)孔電流法

4、建立了可用來近似分析開關(guān)諧振環(huán)流的電路模型。并通過仿真和實(shí)驗(yàn)明確了開關(guān)諧振環(huán)流分析的理論價(jià)值和實(shí)際意義,并得出了能夠較好抑制開關(guān)諧振環(huán)流的系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)準(zhǔn)則。
　　 為使無信息交互的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)獲得更加準(zhǔn)確且快速的功率均分效果,高性能的數(shù)字化功率計(jì)算方法必不可少。在分析總結(jié)現(xiàn)有功率計(jì)算方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過借鑒滑動(dòng)窗口的思想,本文提出了基于滑動(dòng)平均的電壓電流相移的數(shù)字化功率計(jì)算方法.從穩(wěn)態(tài),動(dòng)態(tài)性能以及運(yùn)算的時(shí)間和空間消

5、耗等方面綜合考慮,與現(xiàn)有方法的對(duì)比仿真結(jié)果驗(yàn)證了該功率計(jì)算方法良好的綜合性能。同時(shí)與采用傳統(tǒng)功率計(jì)算方法的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 為了使組成無信息交互逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的各逆變器單元的選擇更加靈活同時(shí)提高系統(tǒng)的整體有效容量,本文首先針對(duì)基于PQ下垂控制方法的等功率均分方案進(jìn)行了深入的分析,其次結(jié)合虛擬阻抗控制方法,提出了以額定視在功率為比例進(jìn)行功率加權(quán)均分的改進(jìn)型PQ下垂控制方法。該方法按照“按能分配

6、”的思想,實(shí)現(xiàn)了根據(jù)逆變器單元的額定功率對(duì)其進(jìn)行功率的分配,優(yōu)化了并聯(lián)系統(tǒng)的功率配置,最終可提高系統(tǒng)的整體有效容量。兩臺(tái)額定功率分別為1kW和2kW的單相逆變器構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的基于虛擬阻抗的功率加權(quán)均分改進(jìn)型PQ下垂控制方法的可行性和有效性。
　　 最后,本文通過深入分析三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn),明確了三相系統(tǒng)中功率量的物理意義。結(jié)合并聯(lián)系統(tǒng)功率均分的控制目標(biāo),給出了五個(gè)功率量的定義。并提出了針對(duì)三相系