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具有无功和谐波电流补偿的多功能并网逆变器研究

蒋宇超  
【摘要】:伴随着能源需求的增长,环境问题的加剧,基于光伏和风电的分布式新能源发电技术正蓬勃发展。并网逆变器作为分布式新能源并网发电的关键设备,其控制技术不断发展,拥有更多控制自由度。相比于只能向电网输入基波正弦电流的传统并网逆变器,具有能量治理辅助功能的多功能并网逆变器(Multifunctional grid-connected inverter,MFGCI)受到学者越来越多的关注。MFGCI为电能质量治理提供了创新的方案,在减少额外治理设备的同时,就地平衡,分散治理,更加灵活。本文围绕具有无功和谐波电流补偿的多功能并网逆变器展开研究,对公共连接点(Point of common coupling,PCC)电能质量进行治理。首先,对多功能并网逆变器控制方法展开研究,基于时域状态方程建立T型三电平并网逆变器的数学模型,并得到其基于旋转坐标系dq轴下的解耦控制模型。然后从并网控制、参考电流生成和电流跟踪控制几个方面,对多功能并网逆变器展开研究,得到其进行电能质量治理的具体实现方法。然后,对基于FBD理论的谐波电流检测方法展开研究,针对传统检测方法存在延时、精度低的问题,研究了变步长的自适应算法,并由自适应滤波器替代传统低通滤波器环节,改进检测方法的动态响应和稳态精度均得到大幅度提升。接着,对单台MFGCI最优补偿控制策略展开研究。针对单台MFGCI补偿容量有限的问题,研究了基于层析分析法的电能质量综合评估模型,并基于不同的最优补偿控制策略,建立目标函数,求出无功、谐波电流补偿系数,对无功、谐波电流选择性补偿,实现对并网公共连接点处电能质量的柔性治理。最后,对含MFGCI的分布式光伏并网发电系统的功率协调控制策略展开研究。针对光伏发电具有间歇性、不确定性的特点,引入储能单元抑制功率波动、稳定直流母线电压,并提出一种主从控制与分层控制相结合的功率协调控制策略。该控制策略以光伏最大输出功率追踪、稳定直流母线电压、同步电能质量治理为目标,优先保证MFGCI电能质量治理的功率需求。


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