LCL型并網(wǎng)逆變器自抗擾電流控制研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-05 02:08
隨著可再生能源在當(dāng)今社會(huì)能源系統(tǒng)中的比重日益增大和人類對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),以太陽(yáng)能、風(fēng)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(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)生的電能饋入到電網(wǎng)。本文針對(duì)并網(wǎng)逆變器電流控制技術(shù)展開(kāi)了研究。首先,以LCL型并網(wǎng)逆變器作為研究對(duì)象,對(duì)LCL型并網(wǎng)逆變器的諧振、電網(wǎng)電壓擾動(dòng)以及數(shù)字控制時(shí)延問(wèn)題的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了闡述,并且針對(duì)這些問(wèn)題的常用解決方案進(jìn)行了分析,比較了各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。然后,針對(duì)LCL型并網(wǎng)逆變器的諧振阻尼、電網(wǎng)電壓擾動(dòng)和數(shù)字控制時(shí)延問(wèn)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(jì)ADRC電流控制器,實(shí)現(xiàn)諧振阻尼和擾動(dòng)抑制,輸出電流跟蹤給定的參考電流。通過(guò)仿真驗(yàn)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(wú)需額外的...
【文章來(lái)源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【圖文】：
018年各國(guó)或地區(qū)對(duì)一次能源消費(fèi)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)[3]
碩士學(xué)位論文2劇，人類的居住環(huán)境也愈加惡劣。圖1.2各國(guó)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(hù)等問(wèn)題是全世界人類所面臨的重大挑戰(zhàn)，中國(guó)作為全球最大的能源消費(fèi)國(guó)任重道遠(yuǎn)。為了能夠更好的應(yīng)對(duì)全球的能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在制定和實(shí)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(zhǎng)14.5%，其中光伏發(fā)電增長(zhǎng)量達(dá)到3000萬(wàn)噸石油當(dāng)量，僅低于風(fēng)力發(fā)電（3200萬(wàn)噸油當(dāng)量），可再生能源環(huán)比增長(zhǎng)40%。其中，我國(guó)可再生能源增量約為3200萬(wàn)噸石油當(dāng)量，超過(guò)了亞太經(jīng)合組織的可再生增量能源總和（2600萬(wàn)噸石油當(dāng)量）[1]�？梢钥闯�，我國(guó)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(fēng)力發(fā)電。在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)，光伏發(fā)電等可再生能源在應(yīng)對(duì)能源緊缺和環(huán)境問(wèn)題中扮演的角色將日益重要。美國(guó)是最早的研究與制定使用光伏產(chǎn)品與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)達(dá)國(guó)家,美國(guó)光伏行業(yè)在美國(guó)的技術(shù)革新與美國(guó)政府的激勵(lì)投資補(bǔ)償政策的雙重支持和刺激下，多年來(lái)一直保持了高速增長(zhǎng)。隨著《巴黎協(xié)定》簽署生效，以及各個(gè)國(guó)家能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界各個(gè)國(guó)家都在積極的推廣可再生能源發(fā)電。據(jù)我國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2018年數(shù)據(jù)，世界光伏裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，其中新增裝機(jī)容量達(dá)到102GW，總光伏裝機(jī)容量達(dá)到405GW。歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心預(yù)測(cè)，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(jì)到本世紀(jì)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(guó)對(duì)可再生能源開(kāi)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(shí)候都豐富。2019年國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》[4]，明確優(yōu)先
碩士學(xué)位論文162.3數(shù)字控制時(shí)延及其影響事實(shí)上，控制算法大多都是通過(guò)數(shù)字控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字控制器都存在時(shí)延問(wèn)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(shí)延的原理如圖2.9所示。假設(shè)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率為swf，為了降低開(kāi)關(guān)噪聲，通常在三角載波的波峰和波谷對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣，因此采樣頻率（控制頻率）=2sswff。為了避免調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的重復(fù)交結(jié)，k時(shí)刻的采樣信號(hào)通過(guò)控制算法計(jì)算后得到調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)將在k+1時(shí)刻更新，因此將產(chǎn)生1個(gè)控制周期的時(shí)延=1/ssTf，稱之為計(jì)算延時(shí)。此后該調(diào)制信號(hào)在下一個(gè)采樣周期內(nèi)將保持常數(shù)，該過(guò)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(gè)控制周期的時(shí)延，稱之為PWM調(diào)制時(shí)延。綜合可知，數(shù)字控制器通常會(huì)產(chǎn)生1.5個(gè)控制周期的時(shí)延，該時(shí)延將對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。圖2.9數(shù)字控制時(shí)延產(chǎn)生原理為了考慮更為實(shí)際的情況，即數(shù)字控制器時(shí)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(shí)延時(shí)的LCL濾波器連續(xù)域方框圖
本文編號(hào)：2898669
【文章來(lái)源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【圖文】：
018年各國(guó)或地區(qū)對(duì)一次能源消費(fèi)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)[3]
碩士學(xué)位論文2劇，人類的居住環(huán)境也愈加惡劣。圖1.2各國(guó)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(hù)等問(wèn)題是全世界人類所面臨的重大挑戰(zhàn)，中國(guó)作為全球最大的能源消費(fèi)國(guó)任重道遠(yuǎn)。為了能夠更好的應(yīng)對(duì)全球的能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在制定和實(shí)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(zhǎng)14.5%，其中光伏發(fā)電增長(zhǎng)量達(dá)到3000萬(wàn)噸石油當(dāng)量，僅低于風(fēng)力發(fā)電（3200萬(wàn)噸油當(dāng)量），可再生能源環(huán)比增長(zhǎng)40%。其中，我國(guó)可再生能源增量約為3200萬(wàn)噸石油當(dāng)量，超過(guò)了亞太經(jīng)合組織的可再生增量能源總和（2600萬(wàn)噸石油當(dāng)量）[1]�？梢钥闯�，我國(guó)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(fēng)力發(fā)電。在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)，光伏發(fā)電等可再生能源在應(yīng)對(duì)能源緊缺和環(huán)境問(wèn)題中扮演的角色將日益重要。美國(guó)是最早的研究與制定使用光伏產(chǎn)品與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)達(dá)國(guó)家,美國(guó)光伏行業(yè)在美國(guó)的技術(shù)革新與美國(guó)政府的激勵(lì)投資補(bǔ)償政策的雙重支持和刺激下，多年來(lái)一直保持了高速增長(zhǎng)。隨著《巴黎協(xié)定》簽署生效，以及各個(gè)國(guó)家能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界各個(gè)國(guó)家都在積極的推廣可再生能源發(fā)電。據(jù)我國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2018年數(shù)據(jù)，世界光伏裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，其中新增裝機(jī)容量達(dá)到102GW，總光伏裝機(jī)容量達(dá)到405GW。歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心預(yù)測(cè)，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(jì)到本世紀(jì)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(guó)對(duì)可再生能源開(kāi)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(shí)候都豐富。2019年國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》[4]，明確優(yōu)先
碩士學(xué)位論文162.3數(shù)字控制時(shí)延及其影響事實(shí)上，控制算法大多都是通過(guò)數(shù)字控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字控制器都存在時(shí)延問(wèn)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(shí)延的原理如圖2.9所示。假設(shè)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率為swf，為了降低開(kāi)關(guān)噪聲，通常在三角載波的波峰和波谷對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣，因此采樣頻率（控制頻率）=2sswff。為了避免調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的重復(fù)交結(jié)，k時(shí)刻的采樣信號(hào)通過(guò)控制算法計(jì)算后得到調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)將在k+1時(shí)刻更新，因此將產(chǎn)生1個(gè)控制周期的時(shí)延=1/ssTf，稱之為計(jì)算延時(shí)。此后該調(diào)制信號(hào)在下一個(gè)采樣周期內(nèi)將保持常數(shù)，該過(guò)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(gè)控制周期的時(shí)延，稱之為PWM調(diào)制時(shí)延。綜合可知，數(shù)字控制器通常會(huì)產(chǎn)生1.5個(gè)控制周期的時(shí)延，該時(shí)延將對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。圖2.9數(shù)字控制時(shí)延產(chǎn)生原理為了考慮更為實(shí)際的情況，即數(shù)字控制器時(shí)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(shí)延時(shí)的LCL濾波器連續(xù)域方框圖
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