带统一电能质量控制功能的微电网联网接口控制研究

摘要

微电网含有大量非线性负载，严重影响微电网公共连接点（PCC）电能质量。同时，微电网电压跌落、三相不平衡、电压畸变等电压电能质量问题，影响并网逆变器正常运行。作为微电网与主电网连接的桥梁，微电网联网接口通过多目标控制，实现输送电能的同时，改善微电网电能质量功能。论文以带统一电能控制器功能的微电网联网接口为对象，在锁频环、电压和电流电能质量扰动、功率计算、一般逆变器控制系统、自适应MPR控制器、并网接口的运行模式及不同模式下联网接口的控制方法等方面展开研究。
　　论文采用基于复合二阶广义积分器的电网同步信号检测法，针对二阶广义积分器的对低频谐波的抑制能力不足，设置了低频谐波对消反馈网络，消除低频谐波对检测结果的干扰。优化了频率检测环节，实现了频率自适应。提取电压基波信号，合成电网电压基波正序分量，进而得到电网同步信号。此外，还介绍了基于复合二阶广义积分器的电压、电流电能质量扰动分量、电网功率检测方法。通过仿真实验，验证了所采用的检测方法的有效性。根据逆变系统的一般结构，推导出了逆变器控制系统实际输出与输出参考信号的表达式，这个表达式从数学上解释逆变系统输出误差产生的原因，同时也解释了比例谐振（PR）控制器控制误差的原理。针对联网接口控制目标不同，将联网接口分为五种工作模式，并分别给出不同工作模式下，联网接口各个部分的参考信号。整流电路采用电压外环，功率内环的双环控制。分别推导了串、并联逆变器PR控制器原理。针对多目标控制中对配电网高次谐波的补偿需求，采用频率自适应多重比例谐振（自适应MPR）控制器。
　　分别对联网接口并网模式、动态电压恢复模式、统一潮流控制模式、统一电能质量控制模式、不间断电源模式等五种模式，进行了计算机仿真。并对无联网接口接入、未引入自适应MPR控制器的联网接口接入、引入自适应MPR控制器的联网接口进行了对比。分析联网接口接入，对电网电压、电流以及功率流动的影响，结果表明所提出的联网接口控制方法是有效的，实现了联网接口对功率和电能质量的综合控制。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 微电网并网逆变研究现状与发展

1.3 本文主要工作

第二章 带UPQC功能的联网接口原理与建模分析

2.1 带UPQC功能的微电网联网接口主电路拓扑

2.2 串联逆变电路数学模型

2.3并联逆变电路数学模型

2.4整流电路模型

2.5本章小结

第三章 功率及电能质量扰动检测

3.1有功、无功功率检测原理

3.2检测电路中锁相环的实现

3.3电压和电流电能质量扰动检测

3.4仿真验证

3.5本章小结

第四章 自适应MPR控制器原理分析

4.1逆变器控制系统

4.2 PR控制器的原理

4.3 自适应MPR控制

4.4 本章小结

第五章 微电网联网接口自适应MPR控制

5.1 联网接口工作模式

5.2 联网接口控制方法

5.3本章小结

第六章 带统一电能质量调节功能的联网接口仿真

6.1系统仿真模型

6.2仿真结果

6.3本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）

附录B（攻读学位期间获奖情况）