弱電網(wǎng)下光伏并網(wǎng)逆變器自適應準PRD控制方法
【圖文】：
114劉桂花等：弱電網(wǎng)下光伏并網(wǎng)逆變器自適應準PRD控制方法Vol.41No.1數(shù)；0為諧振點處的諧振角頻率；c為截止頻率，Kd為控制器微分系數(shù)；1/(1+ts)為低通濾波環(huán)節(jié)，其作用是減小高頻干擾、采樣噪聲等對微分控制單元的影響。為了比較PI控制、準PR控制及準PRD控制的控制性能，取相同的控制參數(shù)，對弱電網(wǎng)下的單相光伏并網(wǎng)逆變器電流控制內(nèi)環(huán)進行仿真，得到不同控制方式下的系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)頻率特性如圖3所示。由圖3可知，準PR和準PRD控制在50Hz頻率處均具有較大的增益，一般增益大于50時，可以實現(xiàn)對基波電流的無誤差跟蹤，而PI控制雖然對低頻諧波起到良好的抑制作用，，但是其在基頻處的增益變小，導致穩(wěn)態(tài)誤差增大；相比于準PR控制(a)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性(b)系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性圖3不同控制方式下的系統(tǒng)頻率特性Fig.3Bodediagramsofopen-loopandclosed-looptransferfunctionsunderdifferentcontrolstrategies方式，準PRD控制方法增大了系統(tǒng)的帶寬，因此系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性得到改善。2.2電網(wǎng)阻抗在線檢測方法為了實時了解當前電網(wǎng)狀態(tài)，需要對電網(wǎng)阻抗進行在線檢測[21]。關于電網(wǎng)阻抗在線檢測方法大致可以分為主動法、被動法以及準被動法。諧波注入法因其原理簡單、實現(xiàn)方便而得到廣泛應用，本文選取基于雙諧波電流注入的電網(wǎng)阻抗在線檢測方法，其基本原理是：通過逆變器向電網(wǎng)中注入兩個頻率已知的周期性擾動電流信號，利用檢測元件獲得并網(wǎng)點(PCC)處的電壓、電流響應，結(jié)合信號處理技術，提取出所注入諧波分量的響應，進而根據(jù)相應公式計算出電網(wǎng)阻抗值。由于不同頻率下的電網(wǎng)阻抗值存在以下關系22221g1g22222g2g=
，平均并網(wǎng)電流THD值改變量小于10%，總的并網(wǎng)電流THD值小于5%，滿足實際需求。2.3光伏并網(wǎng)逆變器自適應準PRD控制方法由于電網(wǎng)阻抗的變化會導致系統(tǒng)被控對象發(fā)生變化，對于參數(shù)固定的控制器來說，當阻抗變化時，無法保證系統(tǒng)的控制性能始終處于最佳狀態(tài)，特別是當電網(wǎng)阻抗變化較大時，極易導致系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生。因此，本文研究基于電網(wǎng)阻抗在線檢測的自適應控制方法，將檢測到的電網(wǎng)阻抗值作為實時調(diào)整電流控制器參數(shù)的依據(jù)，以提高系統(tǒng)對電網(wǎng)阻抗變化的適應性。弱電網(wǎng)下單相光伏并網(wǎng)逆變器自適應準PRD控制結(jié)構如圖4所示。sinqdcU*dcULi*圖4單相光伏并網(wǎng)逆變器自適應準PRD控制結(jié)構Fig.4Adaptivequasi-PRDcontrolprinciplediagramofsingle-phasegrid-connectedPVinverter根據(jù)控制理論可知，系統(tǒng)的控制性能與閉環(huán)特征根在S平面的位置密切相關，因此，本文采用基于極點配置原則的自校正控制方案，對電流控制器的參數(shù)進行自適應調(diào)節(jié)。由于弱電網(wǎng)下的系統(tǒng)存在4個閉環(huán)極點，一般利用主導極點的概念進行降階處理。設系統(tǒng)的兩個閉環(huán)主導極點為：1,2ns=-xw±2j1nwx-，非主導極點為：3ns=-mxw，4ns=-nxw(m,n>5)，將其分別代入seiTsiz=(sT為采樣時間，i=1,2,3,4)，得到理想的閉環(huán)特征方程的離散化形式如下：111111234()(1)(1)(1)(1)mAzzzzzzzzz-----=----對被控對象和控制器進行離散化，經(jīng)推導，可以得到實際的閉環(huán)特征方程1cA(z)-。最后，令11cmA(z)A(z)--=，可以得到Kp，Kr和Kd與系統(tǒng)固定參數(shù)以及電網(wǎng)阻抗的關系式如下p1ggppr2ggrrd3ggdd(,)(,)(,)KfRLKKKfRLKKKfRLKKì=+D=+Dí=+D(8)綜上所述，基于極?
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及其自動化學院;
【分類號】：TM464;TM615
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本文編號：2518742
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