弱电网条件下并网逆变器电流控制策略研究

摘要

随着传统化石能源消耗量的降低，以风能和太阳能发电为主的可再生新能源并网发电正在飞速发展。分布式发电系统是利用可再生新能源的主要途径，而并网逆变器作为新能源发电系统与公共电网系统之间的电能转变环节，其控制性能尤为重要。分布式发电系统接入电网的位置分布广泛，一般地处偏远，长距离的传输路线以及配电变压等装置使电网呈现出弱电网特性的情况日益严重。在弱电网条件下，宽范围时变的电网阻抗会改变理想电网条件下并网逆变系统的传递函数，继续采用理想电网条件下的控制策略会导致系统不稳定且波形质量变差。本文以弱电网条件下并网逆变系统为研究对象针对其电流控制策略开展了以下几个方面的工作。 在理想电网条件下建立了LCL型并网逆变器的数学模型，利用LCL滤波器滤除桥臂输出电压中的高频谐波。针对LCL滤波器在谐振频率f0处存在幅值尖峰这一问题，采用电容电流反馈有源阻尼消弱谐振尖峰，与入网电流反馈控制组成双闭环电流控制策略，并对并网逆变器相关控制参数的设计方法进行了详细的介绍。 在公共耦合点以电阻和电感串联的形式模拟弱电网模型，建立弱电网条件下LCL型并网逆变器的数学模型，分析电网阻抗对双闭环控制系统的影响。在基于有源阻尼反馈的双闭环电流控制策略中加入无源阻尼控制策略，提出了一种新型的复合阻尼控制策略，仿真实验验证了该策略的有效性。针对富含背景谐波的公共电网对入网电流的干扰，本文摒弃了广泛使用的比例前馈控制方案，采用了谐振前馈控制方案，提高了弱电网条件下并网系统的并网功率，改善了并网系统的跟踪性能。 完成上文的理论分析后，设计搭建3KW的单相并网逆变器的实验平台，进行相关内容的实验研究，通过实验结果验证了所提基于谐振前馈控制的复合阻尼控制策略的有效性与合理性。

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摘 要

Abstract

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第一章 绪论

第二章 理想电网条件下并网逆变器控制技术

第三章 弱电网条件下并网逆变器控制技术

第四章 弱电网条件下并网逆变器仿真分析

第五章 弱电网条件下并网逆变器系统的实验研究

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文