LCL型并網(wǎng)逆變器自抗擾電流控制研究
發(fā)布時間：2020-12-05 02:08
隨著可再生能源在當今社會能源系統(tǒng)中的比重日益增大和人類對環(huán)境保護意識的增強,以太陽能、風能為主的可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。并網(wǎng)逆變器是應(yīng)用可再生能源的關(guān)鍵設(shè)備,它將太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等產(chǎn)生的電能饋入到電網(wǎng)。本文針對并網(wǎng)逆變器電流控制技術(shù)展開了研究。首先,以LCL型并網(wǎng)逆變器作為研究對象,對LCL型并網(wǎng)逆變器的諧振、電網(wǎng)電壓擾動以及數(shù)字控制時延問題的產(chǎn)生機理進行了闡述,并且針對這些問題的常用解決方案進行了分析,比較了各種方法的優(yōu)點和不足。然后,針對LCL型并網(wǎng)逆變器的諧振阻尼、電網(wǎng)電壓擾動和數(shù)字控制時延問題,提出了基于自抗擾控制（ADRC,active disturbance rejection control）的LCL型并網(wǎng)逆變器電流控制方法。在分析ADRC控制技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計ADRC電流控制器,實現(xiàn)諧振阻尼和擾動抑制,輸出電流跟蹤給定的參考電流。通過仿真驗證了ADRC控制方法的有效性。與基于比例積分（PI,proportional-integral）和電容電流反饋有源阻尼的控制方法相比,基于ADRC的LCL型并網(wǎng)逆變器電流控制和諧波抑制能力更優(yōu),且無需額外的...
【文章來源】：湖南師范大學湖南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
018年各國或地區(qū)對一次能源消費增長的貢獻[3]
碩士學位論文2劇，人類的居住環(huán)境也愈加惡劣。圖1.2各國二氧化碳總排放和人均排放情況[3]能源的可持續(xù)供給、世界環(huán)境保護等問題是全世界人類所面臨的重大挑戰(zhàn)，中國作為全球最大的能源消費國任重道遠。為了能夠更好的應(yīng)對全球的能源緊缺和環(huán)境污染問題，世界經(jīng)濟發(fā)達國家在制定和實施全球節(jié)能低碳減排發(fā)展戰(zhàn)略，并積極探索各種可再生能源和新型清潔能源的發(fā)展和利用方法。2018年全球可再生能源占比增長14.5%，其中光伏發(fā)電增長量達到3000萬噸石油當量，僅低于風力發(fā)電（3200萬噸油當量），可再生能源環(huán)比增長40%。其中，我國可再生能源增量約為3200萬噸石油當量，超過了亞太經(jīng)合組織的可再生增量能源總和（2600萬噸石油當量）[1]。可以看出，我國正在積極努力發(fā)展新型可再生能源，尤其是光伏發(fā)電和風力發(fā)電。在可預(yù)見的時間內(nèi)，光伏發(fā)電等可再生能源在應(yīng)對能源緊缺和環(huán)境問題中扮演的角色將日益重要。美國是最早的研究與制定使用光伏產(chǎn)品與技術(shù)標準的發(fā)達國家,美國光伏行業(yè)在美國的技術(shù)革新與美國政府的激勵投資補償政策的雙重支持和刺激下，多年來一直保持了高速增長。隨著《巴黎協(xié)定》簽署生效，以及各個國家能源危機的出現(xiàn)，世界各個國家都在積極的推廣可再生能源發(fā)電。據(jù)我國國家統(tǒng)計局2018年數(shù)據(jù)，世界光伏裝機容量增長迅速，其中新增裝機容量達到102GW，總光伏裝機容量達到405GW。歐盟委員會聯(lián)合研究中心預(yù)測，到2030年，全球光伏發(fā)電在全球供應(yīng)上的占比將增加到10%。估計到本世紀末，光伏發(fā)電產(chǎn)能將占到全球發(fā)電總量的60%以上。各國對可再生能源開發(fā)利用的大力支持和投入，使得可再生能源發(fā)電技術(shù)的研究成果比以前任何時候都豐富。2019年國家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項的通知》[4]，明確優(yōu)先
碩士學位論文162.3數(shù)字控制時延及其影響事實上，控制算法大多都是通過數(shù)字控制器來實現(xiàn)，而數(shù)字控制器都存在時延問題，因此連續(xù)模型下得到的一些結(jié)論在數(shù)字控制的條件下不一定成立。數(shù)字控制產(chǎn)生時延的原理如圖2.9所示。假設(shè)逆變器的開關(guān)頻率為swf，為了降低開關(guān)噪聲，通常在三角載波的波峰和波谷對電流信號進行采樣，因此采樣頻率（控制頻率）=2sswff。為了避免調(diào)制信號和載波信號的重復(fù)交結(jié)，k時刻的采樣信號通過控制算法計算后得到調(diào)制信號，該調(diào)制信號將在k+1時刻更新，因此將產(chǎn)生1個控制周期的時延=1/ssTf，稱之為計算延時。此后該調(diào)制信號在下一個采樣周期內(nèi)將保持常數(shù)，該過程可用零階保持器描述如下，1()=sssTsTholdseGsTes（2-11）由此可知零階保持器將產(chǎn)生0.5個控制周期的時延，稱之為PWM調(diào)制時延。綜合可知，數(shù)字控制器通常會產(chǎn)生1.5個控制周期的時延，該時延將對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。圖2.9數(shù)字控制時延產(chǎn)生原理為了考慮更為實際的情況，即數(shù)字控制器時延以及電感寄生電阻，可得到LCL濾波器的連續(xù)域方框圖和傳遞函數(shù)如下，KPWMvinv(s)+-+-+-iC(s)vC(s)i2(s)vg(s)··i1(s)1sCvr(s)1.5ssTe111sL+R221sL+R圖2.10考慮數(shù)字時延時的LCL濾波器連續(xù)域方框圖
本文編號：2898669
【文章來源】：湖南師范大學湖南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
018年各國或地區(qū)對一次能源消費增長的貢獻[3]
碩士學位論文2劇，人類的居住環(huán)境也愈加惡劣。圖1.2各國二氧化碳總排放和人均排放情況[3]能源的可持續(xù)供給、世界環(huán)境保護等問題是全世界人類所面臨的重大挑戰(zhàn)，中國作為全球最大的能源消費國任重道遠。為了能夠更好的應(yīng)對全球的能源緊缺和環(huán)境污染問題，世界經(jīng)濟發(fā)達國家在制定和實施全球節(jié)能低碳減排發(fā)展戰(zhàn)略，并積極探索各種可再生能源和新型清潔能源的發(fā)展和利用方法。2018年全球可再生能源占比增長14.5%，其中光伏發(fā)電增長量達到3000萬噸石油當量，僅低于風力發(fā)電（3200萬噸油當量），可再生能源環(huán)比增長40%。其中，我國可再生能源增量約為3200萬噸石油當量，超過了亞太經(jīng)合組織的可再生增量能源總和（2600萬噸石油當量）[1]。可以看出，我國正在積極努力發(fā)展新型可再生能源，尤其是光伏發(fā)電和風力發(fā)電。在可預(yù)見的時間內(nèi)，光伏發(fā)電等可再生能源在應(yīng)對能源緊缺和環(huán)境問題中扮演的角色將日益重要。美國是最早的研究與制定使用光伏產(chǎn)品與技術(shù)標準的發(fā)達國家,美國光伏行業(yè)在美國的技術(shù)革新與美國政府的激勵投資補償政策的雙重支持和刺激下，多年來一直保持了高速增長。隨著《巴黎協(xié)定》簽署生效，以及各個國家能源危機的出現(xiàn)，世界各個國家都在積極的推廣可再生能源發(fā)電。據(jù)我國國家統(tǒng)計局2018年數(shù)據(jù)，世界光伏裝機容量增長迅速，其中新增裝機容量達到102GW，總光伏裝機容量達到405GW。歐盟委員會聯(lián)合研究中心預(yù)測，到2030年，全球光伏發(fā)電在全球供應(yīng)上的占比將增加到10%。估計到本世紀末，光伏發(fā)電產(chǎn)能將占到全球發(fā)電總量的60%以上。各國對可再生能源開發(fā)利用的大力支持和投入，使得可再生能源發(fā)電技術(shù)的研究成果比以前任何時候都豐富。2019年國家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項的通知》[4]，明確優(yōu)先
碩士學位論文162.3數(shù)字控制時延及其影響事實上，控制算法大多都是通過數(shù)字控制器來實現(xiàn)，而數(shù)字控制器都存在時延問題，因此連續(xù)模型下得到的一些結(jié)論在數(shù)字控制的條件下不一定成立。數(shù)字控制產(chǎn)生時延的原理如圖2.9所示。假設(shè)逆變器的開關(guān)頻率為swf，為了降低開關(guān)噪聲，通常在三角載波的波峰和波谷對電流信號進行采樣，因此采樣頻率（控制頻率）=2sswff。為了避免調(diào)制信號和載波信號的重復(fù)交結(jié)，k時刻的采樣信號通過控制算法計算后得到調(diào)制信號，該調(diào)制信號將在k+1時刻更新，因此將產(chǎn)生1個控制周期的時延=1/ssTf，稱之為計算延時。此后該調(diào)制信號在下一個采樣周期內(nèi)將保持常數(shù)，該過程可用零階保持器描述如下，1()=sssTsTholdseGsTes（2-11）由此可知零階保持器將產(chǎn)生0.5個控制周期的時延，稱之為PWM調(diào)制時延。綜合可知，數(shù)字控制器通常會產(chǎn)生1.5個控制周期的時延，該時延將對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。圖2.9數(shù)字控制時延產(chǎn)生原理為了考慮更為實際的情況，即數(shù)字控制器時延以及電感寄生電阻，可得到LCL濾波器的連續(xù)域方框圖和傳遞函數(shù)如下，KPWMvinv(s)+-+-+-iC(s)vC(s)i2(s)vg(s)··i1(s)1sCvr(s)1.5ssTe111sL+R221sL+R圖2.10考慮數(shù)字時延時的LCL濾波器連續(xù)域方框圖
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