三相四線制PV-AF系統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)電流控制策略
【圖文】:
kxtx(t)p12()kxtsTsT2S3SnSp22()kxtp32()kxtp42()kxt圖2變流器模型預(yù)測(cè)控制算法原理Fig.2TheprincipleofMPCalgorithmforconverters最接近的值所對(duì)應(yīng)的開關(guān)控制信號(hào)(如圖2中的S3),,并在tk+1時(shí)刻作用于變流器。這種“兩步預(yù)測(cè)法”可以有效解決控制器的延時(shí)問題,但必須保證采樣周期Ts大于或者等于采樣所需時(shí)間、兩步預(yù)測(cè)所需時(shí)間以及開關(guān)控制信號(hào)觸發(fā)所需時(shí)間的總和[11-12]。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理本文所述三相四線制PV-AF系統(tǒng)的控制框圖如圖3所示,其中,ea、eb、ec為電網(wǎng)相電壓,ia、ib、ic、in為變流器輸出電流,C為變流器直流側(cè)電容,S為隔離開關(guān),L、R分別為變流器輸出濾波電感及其等效電阻。系統(tǒng)的工作原理為:1)實(shí)時(shí)采樣光伏陣列輸出電壓ud和電流id,由最大功率點(diǎn)跟蹤(maximalpowerpointtracking,MPPT)環(huán)節(jié)得到變流器直流側(cè)參考電壓du,采用PI控制器跟蹤該電壓,PI輸出與電網(wǎng)電壓空間角度合成后得到光伏逆變電流指令pi;與此同時(shí),實(shí)時(shí)采樣并聯(lián)負(fù)載電流,由諧波提取環(huán)節(jié)得到諧波補(bǔ)償電流指令hi。2)將pi和hi相加作為電流環(huán)的參考電流mi(m=a,b,c),采用MPC算法實(shí)現(xiàn)變流器輸出電流無靜差跟蹤參考電流,使系統(tǒng)將光伏陣列的能量注入交流電網(wǎng)的同時(shí),有效補(bǔ)償并聯(lián)負(fù)載諧波電流。LdumiCnSaeaiRdiSbicinibeceaecebedumihipi圖3控制系統(tǒng)框圖Fig.3Blockdiagramofcontrolsystem3MPC控制策略3.1MPC結(jié)構(gòu)采用MPC算法對(duì)參考電流進(jìn)行跟蹤,其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。圖4中:
假設(shè)q=105,單獨(dú)分析w對(duì)穩(wěn)定性的影響。令2222ssJ4T3TL2(w/q)LL(18)首先分析電感L對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,當(dāng)Ts=104s、w=1時(shí),L取不同值時(shí)的J-ΔL曲線族如圖6所示?芍狶越大,電感建模誤差ΔL允許值越大,系統(tǒng)越容易穩(wěn)定,當(dāng)L≥17mH時(shí),曲線全部在0軸上方,系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。/J01-30123-4-2024L=10mHL=15mHL=17mHL=20mHL=22mHL圖6電感L對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響Fig.6InfluenceofinductanceLonsystemstability當(dāng)電感值L=18mH、w=1時(shí),fs取不同值時(shí)的J-ΔL曲線族如圖7所示。可見采樣頻率越高,電感建模誤差ΔL允許值越大,魯棒性越好。L圖7采樣頻率fs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響Fig.7Influenceofsamplingfrequencyfsonsystemstability最后分析控制信號(hào)加權(quán)w對(duì)穩(wěn)定性的影響。當(dāng)Ts=104s、L=18mH時(shí),w取不同值時(shí)的J-ΔL曲線族如圖8所示。w越大,電感建模誤差ΔL允許值越大,越容易獲得較好的魯棒性,當(dāng)w=0.9時(shí),曲線全部在0軸上方。L圖8w對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響Fig.8Influenceofwonsystemstability5實(shí)驗(yàn)結(jié)果為了驗(yàn)證所提出控制策略的可行性,本文在5kVA三相四線制PV-AF硬件平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。變流器啟動(dòng)前的電網(wǎng)電壓和電流波形如圖9所示,由于非線性負(fù)載的存在,電流發(fā)生了明顯畸變。四橋臂變流器在進(jìn)行16次滾動(dòng)優(yōu)化時(shí)將產(chǎn)生延時(shí),因此需對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償,在每個(gè)中斷周期對(duì)變流器輸出電流進(jìn)行兩步預(yù)測(cè)。此時(shí),給定電流須進(jìn)行二次修正(2)3(1)3()(1)=6()8(1)3(2)mmmmmmmikikikikikikik(19)表1實(shí)驗(yàn)參數(shù)Tab.1Experimentalparameters參數(shù)參數(shù)及取值光伏陣列開路電壓ud518V電網(wǎng)電壓eabc110V(有效值),50Hz
【作者單位】: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院;
【基金】:“本科教學(xué)工程”國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201310290067)的資助
【分類號(hào)】:TM615
【參考文獻(xiàn)】
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6 崔磊;氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)電化學(xué)培養(yǎng)技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué)(河北);2006年
7 刁奉麗;二相混合式步進(jìn)電機(jī)微步驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安理工大學(xué);2006年
8 耿攀;三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器設(shè)計(jì)與控制[D];華中科技大學(xué);2006年
9 楊用春;并聯(lián)型有源電力濾波器的實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2007年
10 武劍;基于光伏智能功率模塊的單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2009年
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