【摘要】：為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展體系,基于光伏、風(fēng)能、燃料電池等可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)已成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)和研究對(duì)象。并網(wǎng)逆變器作為分布式發(fā)電單元與電網(wǎng)或負(fù)載的接口,得到了廣泛的關(guān)注。基于內(nèi)模原理的重復(fù)控制技術(shù)對(duì)并網(wǎng)逆變器中常見的周期性擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制作用,在逆變器控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,由于延時(shí)環(huán)節(jié)的存在,重復(fù)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。本文針對(duì)這個(gè)問題,開展三相并網(wǎng)逆變器的PI重復(fù)控制研究,具體內(nèi)容如下:設(shè)計(jì)了并網(wǎng)逆變器總體方案。在需求分析的基礎(chǔ)上,確定了逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),計(jì)算功率電路關(guān)鍵參數(shù),并對(duì)器件進(jìn)行分析和選型。分別建立了前級(jí)DC/DC變換器的小信號(hào)擾動(dòng)模型和后級(jí)DC/AC變換器在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的模型,并對(duì)其進(jìn)行解耦,使其可以獨(dú)立控制�；趦�(nèi)模原理設(shè)計(jì)了重復(fù)控制與PI控制、無(wú)差拍控制分別結(jié)合的復(fù)合控制策略。重復(fù)控制動(dòng)態(tài)性能差,在有些場(chǎng)合不能單獨(dú)應(yīng)用,為此對(duì)PI控制與無(wú)差拍控制進(jìn)行分析,接著將其分別與重復(fù)控制相結(jié)合,通過仿真對(duì)幾種控制方案進(jìn)行了比較分析,最終選擇PI串聯(lián)重復(fù)控制策略,利用零點(diǎn)抵消控制對(duì)象傳遞函數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的方法對(duì)PI進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì),采用零相移誤差跟蹤理論對(duì)重復(fù)控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該方法能改善重復(fù)控制本身的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差的問題,并能有效抑制逆變器的諧波。提出了一種以電網(wǎng)6倍頻信號(hào)為內(nèi)模的多模重復(fù)控制器。將多個(gè)重復(fù)控制內(nèi)模并聯(lián)疊加來抑制特定頻率的諧波,針對(duì)其延時(shí)拍數(shù)不能整除的問題,采用分?jǐn)?shù)階拉格朗日插值函數(shù)對(duì)其進(jìn)行逼近,并采用陷波器與二階濾波器相串聯(lián)的方式對(duì)傳統(tǒng)相位補(bǔ)償函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,通過仿真驗(yàn)證該方法比直接重復(fù)控制有更好的性能。搭建了三相并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)本文的控制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明將PI控制與重復(fù)控制相結(jié)合效果要優(yōu)于單獨(dú)PI控制,將重復(fù)控制進(jìn)行上述改進(jìn)后,其入網(wǎng)電流THD由2.62%下降為2.04%,3、5、7次主導(dǎo)諧波能得到有效抑制,當(dāng)給定電流階躍變化時(shí),其具備更快的響應(yīng)速度,輸出能快速跟蹤給定。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM464
【圖文】：

圖 3-15 兩級(jí)式三相并網(wǎng)逆變器仿真模型上節(jié)描述了前級(jí) Boost 電路主要是將鋰電池電壓穩(wěn)定上升至符合要求的中間級(jí)電壓，采用電壓電流雙閉環(huán) PI 控制，即電壓環(huán)的控制輸出作為電流環(huán)的給定，因?yàn)楸疚牡难芯恐攸c(diǎn)主要是針對(duì)重復(fù)控制技術(shù)對(duì)后級(jí)并網(wǎng)逆變電流中諧波的抑制作用，因此前級(jí) Boost 電路只做簡(jiǎn)單描述，后文將不再贅述。下圖 3-16 為Boost 電路波形仿真圖，可知初始階段由于前后級(jí)功率守恒，中間級(jí)電壓會(huì)先有一個(gè)小幅度的電壓下降，之后穩(wěn)定在 650V 左右為后級(jí)逆變電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓等級(jí)。62062563063564064565065581012141618中間級(jí)電壓/V輸入電流/A

.1 采樣電路設(shè)計(jì)采樣電路對(duì)電流電壓信號(hào)處理，并將處理后的信號(hào)送給 DSP 的 AD 控制器需要對(duì)采樣得到的電網(wǎng)交流電壓、交流電流、中間級(jí)直流電壓輸入電壓進(jìn)行處理，所以采樣電路分別分為交流電壓采樣電路、交流路、直流電壓采樣電路。三中采樣電路經(jīng)采樣板處理后得到 0~3V 能 DSP 處理的信號(hào)。(1) 交流電壓采樣電路交流電壓采樣電路與直流電壓采樣電路主體部分大體一致。但由于正有負(fù)，即使經(jīng)過大電阻分壓和電壓傳感器后仍為一個(gè)在正負(fù)值區(qū)，由于 DSP 只能處理 0~3V 的電壓信號(hào)，所以在上述直流電壓采樣加一個(gè)電壓抬升電路，使其最終處理得到的信號(hào)能滿足 DSP 的要求采樣信號(hào)電路圖如下所示：

圖 5-3 交流電流采樣原理圖(3) 直流電壓采樣電路鋰電池直流輸入電壓和中間級(jí)直流電壓采用萊姆電壓傳感器 LV-25P/SP5 可測(cè)量電壓范圍為 1500V，輸出額定電流為 10mA。直流電壓采樣電路先將強(qiáng)電電路部分的直流電壓經(jīng)大電阻分壓和電壓互感器后變變?yōu)橐粋�(gè)直流源再經(jīng)過一個(gè)小電阻轉(zhuǎn)換成 DSP 能夠處理的 0~3V 電壓信號(hào)，最后經(jīng)過二階巴特沃斯低通濾波器，使電路有更好的頻率特性。直流電壓采樣電路如下圖所示：

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