隨著我國在清潔能源如太陽能、風(fēng)能等發(fā)電領(lǐng)域的大力支持和投入,人們對并網(wǎng)逆變器的適應(yīng)性和和穩(wěn)定性提出了更高的要求。合理的并網(wǎng)逆變器控制策略是將這些清潔能源送入電網(wǎng)的前提。理想情況下,電網(wǎng)都處于平衡狀態(tài),但是由于負(fù)載或者系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等原因,電網(wǎng)不平衡也會發(fā)生。在電網(wǎng)不平衡情況下,傳統(tǒng)的控制策略會導(dǎo)致逆變器輸出三相電流不平衡,輸出有功功率和無功功率發(fā)生波動。由此可見,傳統(tǒng)的控制策略已不再適用于電網(wǎng)不平衡的情況。在電網(wǎng)不平衡情況下,不平衡電壓和電流可以表示為正負(fù)序分量之和。為了實(shí)現(xiàn)正負(fù)序的分離,論文對陷波法、延時法和二階廣義積分法等幾種正負(fù)序分離方法進(jìn)行理論分析和仿真對比,最后采用了二階廣義積分法對不平衡電量進(jìn)行正負(fù)序分離。接著,論文以并網(wǎng)逆變器為研究對象,利用分離出的電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量得到電網(wǎng)電壓不平衡度和電網(wǎng)相位,為后續(xù)并網(wǎng)逆變器控制策略提供了基礎(chǔ)。通過對逆變器瞬時功率分析,得到實(shí)現(xiàn)逆變器輸出三相電流平衡、抑制有功功率波動和抑制無功功率波動目標(biāo)下的參考電流表達(dá)式,然后引入優(yōu)化因子得到統(tǒng)一參考電流表達(dá)式,最后構(gòu)造出含優(yōu)化因子的多目標(biāo)函數(shù)。針對多目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu),論文介紹了遺傳算法和果蠅算法,通過仿真對比分析得出果蠅算法在精度、收斂速度和算法實(shí)現(xiàn)的難易程度上優(yōu)于遺傳算法。最后,在MATLAB/Simulink上搭建了仿真模型,重點(diǎn)對電網(wǎng)不平衡對鎖相環(huán)和功率控制所產(chǎn)生的影響、正負(fù)序分離方案、并網(wǎng)逆變器3種不同控制目標(biāo)以及不同目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)控制、尋優(yōu)算法對多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)尋優(yōu)環(huán)節(jié)以及基于果蠅算法的并網(wǎng)逆變器多目標(biāo)優(yōu)化控制策略環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證。同時基于仿真模型搭建了一臺三相并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺,在實(shí)驗(yàn)平臺上對文中所提控制策略的正確性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O231;TM464
【部分圖文】：

q dqQ e -ei 2.4 電網(wǎng)不平衡對并網(wǎng)逆變器控制策略的影響根據(jù)三相電壓表達(dá)式（2.12）與正負(fù)序 3s/2r 轉(zhuǎn)換矩陣式（2.17）（2.18），進(jìn)一步化簡得到電網(wǎng)不平衡時dq 坐標(biāo)系下的表達(dá)式：3 cos( ) 3cos(2 )2 sin( ) 2sin(2 )dm mqe tE Ee t （2.22）由式（2.22）可知，在電網(wǎng)不平衡時，電網(wǎng)電壓按照正序方向轉(zhuǎn)換到正序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中時，正序分量變換為直流常量，而負(fù)序分量則表現(xiàn)為二倍頻率諧波。所以綜合來看，de、qe 分量均為在直流分量上疊加上一定的二倍頻的正余弦波動。圖 2.9 為在 MATLAB/Simulink 環(huán)境下仿真得到的基于dq坐標(biāo)系的電壓直流分量波形圖。

2.4.1 電網(wǎng)不平衡對鎖相器的影響由上述分析可知，當(dāng)電網(wǎng)不平衡時，de、qe 分量均為在直流分量上疊加上一定的二倍頻的正余弦波動。根據(jù)軟件鎖相器的原理可知，波動的 將導(dǎo)致鎖相器的波動，無法準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)相位與頻率。如圖 2.10 是仿真所得到的鎖相頻率波形圖。從圖中可以看出，在 0.2s 前電網(wǎng)處于平衡狀態(tài)時，鎖相頻率為 50Hz，無明顯波動；在 0.2s-0.4s 時，A 相電壓跌落為 0.5pu ，電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡，鎖相頻率出現(xiàn)較大幅度的波動，波動頻率為二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率，與圖 2.8 的 波動頻率一致；在 0.4-0.5s 時，電網(wǎng)電壓變?yōu)?0.8pu，由圖 2.8 可知，此時的 波動相對 0.5pu 的電網(wǎng)不平衡時變小，也直接導(dǎo)致鎖相頻率波動幅值有所下降，波動頻率仍與 一致，也是二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率。由此可知，鎖相器輸出的鎖相頻率為電網(wǎng)電壓的基準(zhǔn)頻率上疊加一個100Hz 的波動，其波動頻率和波動大小與 的波動呈現(xiàn)一致性，故電網(wǎng)電壓的不平衡會直接導(dǎo)致鎖相的不準(zhǔn)確。

鎖相頻率/Hz 穩(wěn)定（50）有波動（波動幅值為 0.8，波動頻率為二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率）有波動（波動幅值為 0.35，波動頻率為二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率）2.4.2 電網(wǎng)不平衡對恒功率控制的影響根據(jù) 2.3.2 小節(jié)的恒功率控制原理，在功率控制模塊中，因輸入的de、qe會含有兩倍頻波動將直接導(dǎo)致電流參考值也存在二倍頻波動，同時，在電流控制模塊中， PI控制器也無法實(shí)現(xiàn)對輸入的二倍頻波動的正弦信號的無靜差控制，所以基于電網(wǎng)平衡時的恒功率控制策略也將不再適用電網(wǎng)不平衡情況。圖 2.11 為仿真所得到的電網(wǎng)不平衡時有功功率 P 和無功功率 Q 的波形圖，電網(wǎng)情況和圖 2.9 的相同。由圖中可以看出，在電網(wǎng)平衡時，PQ 都處于平衡狀態(tài)，分別為 P=5000W，Q=0Var；在 0.2s-0.4s 時，隨著電網(wǎng)發(fā)生不平衡，PQ 也都發(fā)生了較大幅度的波動，波動頻率為二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率；在 0.4s-0.5s 時，電網(wǎng)仍處于不平衡，但因?yàn)?波動相對 0.2s-0.4s 時變小，所以導(dǎo)致 PQ 波動幅度變小，可波動頻率仍為二倍電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)頻率。

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