本文關(guān)鍵詞：不平衡故障兩相靜止坐標(biāo)系下并網(wǎng)逆變器控制策略研究

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【摘要】：由于采用直驅(qū)結(jié)構(gòu),永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機與電網(wǎng)的完全解耦,與雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比其運行可靠性和發(fā)電效率得以提高。但是由于并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)直接相連,當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生不平衡故障時,負(fù)序分量的產(chǎn)生會導(dǎo)致逆變器輸出電流波形畸變以及功率波動。本文以電網(wǎng)電壓不平衡故障時的并網(wǎng)逆變器為研究對象,在兩相靜止坐標(biāo)系下提出了基于自適應(yīng)觀測器的相序分離方案、設(shè)計了相應(yīng)的逆變器控制器、針對不同的控制目標(biāo)計算了不同的電流指令值、并提出了協(xié)調(diào)控制策略以實現(xiàn)不同控制目標(biāo)之間的靈活控制。在電網(wǎng)電壓不平衡故障時,如何快速、準(zhǔn)確的分離出其正、負(fù)序分量是逆變器控制的基礎(chǔ)。本文首先基于對稱分量理論對不平衡故障時的電網(wǎng)電壓進行了分析;然后利用傳統(tǒng)自適應(yīng)觀測器的數(shù)學(xué)模型,提出了改進的基于自適應(yīng)觀測器的相序分離方案;最后證明了觀測器的收斂性。通過在PLECS中搭建模型并仿真,驗證了所提相序分離方案能夠快速、準(zhǔn)確的對不平衡電網(wǎng)電壓進行相序分離,而且在電網(wǎng)電壓頻率畸變以及相位突變故障時仍舊能夠正常工作。在兩相靜止坐標(biāo)系下,并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型的兩相之間沒有耦合并嚴(yán)格對稱,針對這一特性設(shè)計了電流內(nèi)環(huán)全階滑�？刂破�,對電流進行無差跟蹤,并達到了非奇異、去抖振的目的。由于不需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換、同步鎖相以及前饋解耦等環(huán)節(jié),簡化了控制器設(shè)計。根據(jù)機側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器的功率關(guān)系,設(shè)計了基于機側(cè)功率前饋的電壓外環(huán)PI控制器,實現(xiàn)了機側(cè)與網(wǎng)側(cè)的協(xié)調(diào)控制,從而使電壓外環(huán)動態(tài)響應(yīng)速度變快。仿真結(jié)果表明控制策略能達到預(yù)期目的。不平衡電網(wǎng)電壓的負(fù)序分量會導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出電能質(zhì)量變差。為了解決上述問題,設(shè)計了以瞬時功率平衡、電流諧波抑制、有功功率平衡以及無功功率平衡為控制目標(biāo)的電流指令值,達到了4種不同的控制效果。針對上述控制目標(biāo)的特點,提出功率-電流協(xié)調(diào)控制以及有功-無功協(xié)調(diào)控制策略。仿真結(jié)果表明不同的電流指令值均能達到預(yù)定的控制目標(biāo),而協(xié)調(diào)控制能夠?qū)崿F(xiàn)不同控制目標(biāo)的協(xié)調(diào)、靈活控制,提高了逆變器輸出電能的質(zhì)量。為了驗證所提控制策略的可行性以及有效性,在一臺3k W永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺上進行了相關(guān)的實驗研究。介紹了系統(tǒng)的硬件組成,并設(shè)計了基于TMS320F2812的DSP軟件程序。在實驗平臺上完成了相序分離、并網(wǎng)逆變器控制、不同控制目標(biāo)以及各目標(biāo)之間協(xié)調(diào)控制的相關(guān)實驗。實驗結(jié)果與分析進一步驗證了本文所提各項控制策略的正確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464

【參考文獻】

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本文編號：1138872