儲能變流器并網(wǎng)電流環(huán)控制與離網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用研究.pdf

1、儲能既可作為發(fā)電單元又可作為負(fù)荷單元，對可再生能源發(fā)電消納、電力“削峰填谷”、電動汽車以及微電網(wǎng)的建設(shè)等發(fā)揮舉足輕重的作用，并構(gòu)成未來智能電網(wǎng)的重要組成部分。本文以低壓模塊化PCS為研究對象，重點(diǎn)圍繞多電平VSC的矢量調(diào)制與電壓平衡、PCS并網(wǎng)模式電流環(huán)的控制以及PCS離網(wǎng)電壓源輸出系統(tǒng)控制展開研究，主要內(nèi)容如下:
　　1)介紹了全球可再生能源的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了我國新能源的現(xiàn)狀以及對大規(guī)模儲能的應(yīng)用需求，分別從儲能方式以及PCS拓

2、撲兩方面介紹了大規(guī)模儲能的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，并進(jìn)一步總結(jié)了大容量PCS控制系統(tǒng)的難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)。
　　2)鑒于多電平VSC在大功率模塊化并聯(lián)PCS應(yīng)用存在的巨大優(yōu)勢，針對多電平VSC的SVM電壓平衡展開研究，首先從兩電平入手介紹了SVM的基本原理與實(shí)現(xiàn)方法，并將該方法引入三電平VSC，介紹了冗余小矢量互補(bǔ)NTV-SVM與VSVM兩種均壓算法的原理與實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步，拓展到5L-DCC并分析其SVM電壓平衡，分別討論了目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的N

3、TV-SVM、VDSVM-H1、OVDSVM-H1以及IVDSVM電壓平衡算法，實(shí)現(xiàn)了5L-DCC在全功率因數(shù)范圍的電壓平衡，并且在過調(diào)制情況下系統(tǒng)依然穩(wěn)定運(yùn)行。
　　3)針對電網(wǎng)電壓平衡條件下PCS并網(wǎng)電流環(huán)的控制，首先分析了電流環(huán)PS-SRF交叉耦合項(xiàng)的影響，介紹了兩種解耦方法并探討了濾波器參數(shù)對解耦效果的影響。其次，討論了數(shù)字控制一拍延時(shí)對電流環(huán)解耦效果與系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，分別針對狀態(tài)反饋解耦PI與cPI控制器分析了其延時(shí)補(bǔ)

4、償策略。再次，討論了控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方法，明確了臨界阻尼控制器增益在調(diào)節(jié)時(shí)間與超調(diào)量方面的優(yōu)勢。此外，分析了狀態(tài)反饋解耦PI與cPI控制器的電網(wǎng)電壓擾動抑制能力，分析了電網(wǎng)電壓前饋以及有源阻尼對提高系統(tǒng)抗擾動能力的有效性。
　　4)針對電網(wǎng)不平衡與畸變條件下PCS并網(wǎng)電流環(huán)的控制，首先介紹了瞬時(shí)功率計(jì)算以及參考電流給定方法。其次，分析了基于狀態(tài)反饋解耦PI與cPI控制器的DSRFC解耦有效性，以及兩者對輸出濾波器參數(shù)的敏感性。再次，

5、討論了RCs與PS-SRF-PI/cPI控制器的暫態(tài)響應(yīng)，進(jìn)一步明確了兩者的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別。此外，分析了RCs調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最佳穩(wěn)定判據(jù)，并分析了閉環(huán)奇異點(diǎn)產(chǎn)生的原因，討論了基于RCs電流環(huán)的延時(shí)補(bǔ)償策略及有效性。最后，介紹了離散域控制器的設(shè)計(jì)，分析了PS-SRF-DcPI、DVPI控制器的優(yōu)勢，并討論了延時(shí)補(bǔ)償與閉環(huán)死區(qū)補(bǔ)償方法。
　　5)針對PCS工作于離網(wǎng)模式的輸出電壓源控制，首先建立了系統(tǒng)在離散域的矢量模型，并以輸出電壓有效值

6、閉環(huán)控制方式入手，闡述了離網(wǎng)模式對PCS控制系統(tǒng)的要求。其次，詳細(xì)討論了電壓瞬時(shí)值單閉環(huán)控制存在的局限性，明確了虛擬阻尼對抑制系統(tǒng)諧振的必要性。再次，探討了雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)電流內(nèi)環(huán)最優(yōu)增益設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并以獲得最大穩(wěn)定性以及提高阻尼為目標(biāo)，提出了內(nèi)環(huán)最優(yōu)增益設(shè)計(jì)方法。此外，以被控對象最優(yōu)阻尼改造為考察對象，進(jìn)一步明確了電流內(nèi)環(huán)的本質(zhì)及其與被控對象阻尼的內(nèi)在聯(lián)系。最后，詳細(xì)討論了離散域電壓控制器的設(shè)計(jì)，以基波正序電壓控制入手，介紹了PS-SRF