平衡/不平衡电压条件下LCL型并网逆变器复合控制策略研究

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并网电流谐波会造成用电设备的损耗和效率降低,而光伏逆变器作为整个光伏控制系统的关键部分,不但要保证输出能量的有效利用率,还要保证总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)达到国家标并网标准。针对这类问题,本文对并网逆变器的控制策略做了深入研究,以期达到电流谐波的有效抑制,实现系统稳态、动态性能的提高。首先,本文阐述了研究背景与意义,分析了光伏并网逆变器的不同结构及控制策略的研究现状。建立了LCL型并网逆变器在三相abc静止坐标系、两相αβ静止坐标系与两相dq旋转坐标系下的数学模型,对LCL型逆变器进行特性分析,得出相对于其他类型逆变器,LCL型逆变器系统能够滤除系统高次电流谐波,具有很高的研究价值。然后,在三相电压平衡条件下,以改善光伏并网逆变器中电能质量为目的,提出了一种PCI+RC复合控制策略。该控制策略结合了PCI控制减小交流稳态误差和RC控制提高稳态性能的特性,实现了电流谐波的有效抑制。并对PCI+RC复合策略的控制框图、LCL滤波器及RC控制参数进行设计。仿真结果表明,该控制策略下的LCL型光伏发电系统输出谐波失真小,电流波形质量好。最后,在三相电压不平衡条件下,针对三相电流不平衡以及谐波含量高等问题,提出一种改进型PI+PR控制策略。该控制策略利用了两相静止坐标系、空间矢量调制及锁相环技术,降低系统稳态误差,保证与电网电压的同步性。并对LCL滤波器、PR控制模块的参数进行设计,提高不平衡电压下系统的滤波效果及降低频率波动的敏感性,仿真结果表明该策略在不平衡电压骤降时,不仅可以减少谐波含量,也能够快速降低稳态误差,提高了电能质量。
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