【摘要】：近些年來,可再生能源的利用得到了快速發(fā)展。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是充分利用風(fēng)能的重要形式之一,其中并網(wǎng)逆變器是直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。然而風(fēng)能的分布與需求地區(qū)不平衡,由于長距離輸電等因素的影響使得傳統(tǒng)電網(wǎng)表現(xiàn)為弱性電網(wǎng)。大范圍變化的電網(wǎng)阻抗和嚴(yán)重的背景諧波是弱電網(wǎng)的兩個(gè)特征,這給直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定運(yùn)行帶來威脅,因此研究弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的控制策略,使并網(wǎng)逆變器更好的服務(wù)于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。強(qiáng)電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定是弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定的前提,為保證強(qiáng)電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定,本文采用了一種按剪切頻率的方法設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù),并詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)過程,為了抑制LCL諧振尖峰,采用了電容電流反饋有源阻尼控制方法。建立了弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型,從環(huán)路增益的角度得出在電網(wǎng)阻抗大范圍變化的情況下,系統(tǒng)的相角裕度和剪切頻率會(huì)大幅度下降,從逆變器輸出阻抗的角度得出電網(wǎng)阻抗和低次背景諧波同時(shí)存在時(shí)并網(wǎng)電流的畸變程度會(huì)更大。在電網(wǎng)電壓含有豐富的背景諧波情況下,為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確鎖相,在傳統(tǒng)的SRF-PLL基礎(chǔ)上加入雙二階廣義積分器(DSOGI)。由于DSOGI的?軸和?軸存在耦合,本文采用了一種復(fù)矢量的方法建立了DSOGI的模型,實(shí)現(xiàn)了?軸和?軸的解耦,DSOGI本質(zhì)上為一個(gè)二階復(fù)矢量濾波器(SOCVF),為了提升弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定性,提出了一種基于SOCVF前饋的控制方法。為了抑制電網(wǎng)背景諧波,采用引入特定頻率諧振調(diào)節(jié)器(SFRR)的方法,受電網(wǎng)阻抗的影響,當(dāng)引入SFRR的最高次數(shù)大于系統(tǒng)的剪切頻率時(shí),會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,因此對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行了改進(jìn),并在改進(jìn)型調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)之上提出了一種基于電網(wǎng)阻抗模值判斷的相位補(bǔ)償因子切換的相位補(bǔ)償控制方法,通過該方法不僅系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性得到較大提升而且有效抑制了電網(wǎng)低次背景諧波對(duì)入網(wǎng)電流的影響。本文在Matlab/Simulink軟件中搭建了仿真模型,并且在實(shí)驗(yàn)室搭建了一臺(tái)三相兩電平LCL型并網(wǎng)逆變器樣機(jī),通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的合理性以及采取的控制策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM464;TM761.12
【圖文】：

圖 1-1 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖變器在直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中擔(dān)任著重要角色，其穩(wěn)定研究的對(duì)象為直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中的逆變模塊。由于我國的風(fēng)能資重不平衡，由于長距離輸電等因素的影響使得傳統(tǒng)的剛性電網(wǎng)性，弱電網(wǎng)主要表現(xiàn)為兩大特征：大范圍變化的電網(wǎng)阻抗和嚴(yán)電網(wǎng)阻抗大范圍變化主要有以下原因造成：首先，風(fēng)能等分布于偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于長距離輸電線路和升壓變壓器的漏感的影響其次，不斷變化的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式，使電網(wǎng)阻抗出現(xiàn)較大的不非線性負(fù)載的存在和電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的不斷投切使電網(wǎng)中諧波。電網(wǎng)阻抗的存在，改變了逆變器的環(huán)路增益，使在強(qiáng)電失效，降低了系統(tǒng)的相角裕度；大量豐富的背景諧波造成并網(wǎng)電網(wǎng)的兩個(gè)特征同時(shí)存在，并網(wǎng)電流會(huì)畸變的更加嚴(yán)重。這給運(yùn)行造成了極大的威脅，因此研究弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器控制策統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。

表 1-1 進(jìn)網(wǎng)電流的標(biāo)準(zhǔn)諧波次數(shù)（n） n<11 11<n<17 17<n<23 23<n<35 35<n 總諧波百分比(%) 4.00 2.00 1.50 0.60 0.30 5.001.3 弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 強(qiáng)弱電網(wǎng)的劃分對(duì)弱電網(wǎng)條件下并網(wǎng)逆變器的分析首先要明確強(qiáng)弱電網(wǎng)的概念，電網(wǎng)的強(qiáng)弱常由短路比(Short Circuit Ratio，SCR)來衡量，通常認(rèn)為 SCR 大于 20 為強(qiáng)電網(wǎng)，SCR 小于 6~10 時(shí)為弱電網(wǎng)[20]，SCR 的計(jì)算公式如下式所示：SCNSCRSS (1-式中SCS 為系統(tǒng)的短路容量，NS 為逆變器設(shè)備的額定容量。系統(tǒng)的短路容量是指 PC點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)的容量，如圖 1-2 所示。

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1 崔文超;弱電網(wǎng)下逆變器SOCVF前饋和相位補(bǔ)償控制研究[D];燕山大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2728901