弱電網(wǎng)下光伏并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)準(zhǔn)PRD控制方法
【圖文】：
114劉桂花等：弱電網(wǎng)下光伏并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)準(zhǔn)PRD控制方法Vol.41No.1數(shù)；0為諧振點(diǎn)處的諧振角頻率；c為截止頻率，Kd為控制器微分系數(shù)；1/(1+ts)為低通濾波環(huán)節(jié)，其作用是減小高頻干擾、采樣噪聲等對(duì)微分控制單元的影響。為了比較PI控制、準(zhǔn)PR控制及準(zhǔn)PRD控制的控制性能，取相同的控制參數(shù)，對(duì)弱電網(wǎng)下的單相光伏并網(wǎng)逆變器電流控制內(nèi)環(huán)進(jìn)行仿真，得到不同控制方式下的系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)頻率特性如圖3所示。由圖3可知，準(zhǔn)PR和準(zhǔn)PRD控制在50Hz頻率處均具有較大的增益，一般增益大于50時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基波電流的無誤差跟蹤，而PI控制雖然對(duì)低頻諧波起到良好的抑制作用，，但是其在基頻處的增益變小，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差增大；相比于準(zhǔn)PR控制(a)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性(b)系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性圖3不同控制方式下的系統(tǒng)頻率特性Fig.3Bodediagramsofopen-loopandclosed-looptransferfunctionsunderdifferentcontrolstrategies方式，準(zhǔn)PRD控制方法增大了系統(tǒng)的帶寬，因此系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性得到改善。2.2電網(wǎng)阻抗在線檢測(cè)方法為了實(shí)時(shí)了解當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)，需要對(duì)電網(wǎng)阻抗進(jìn)行在線檢測(cè)[21]。關(guān)于電網(wǎng)阻抗在線檢測(cè)方法大致可以分為主動(dòng)法、被動(dòng)法以及準(zhǔn)被動(dòng)法。諧波注入法因其原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便而得到廣泛應(yīng)用，本文選取基于雙諧波電流注入的電網(wǎng)阻抗在線檢測(cè)方法，其基本原理是：通過逆變器向電網(wǎng)中注入兩個(gè)頻率已知的周期性擾動(dòng)電流信號(hào)，利用檢測(cè)元件獲得并網(wǎng)點(diǎn)(PCC)處的電壓、電流響應(yīng)，結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)，提取出所注入諧波分量的響應(yīng)，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算出電網(wǎng)阻抗值。由于不同頻率下的電網(wǎng)阻抗值存在以下關(guān)系22221g1g22222g2g=
，平均并網(wǎng)電流THD值改變量小于10%，總的并網(wǎng)電流THD值小于5%，滿足實(shí)際需求。2.3光伏并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)準(zhǔn)PRD控制方法由于電網(wǎng)阻抗的變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)被控對(duì)象發(fā)生變化，對(duì)于參數(shù)固定的控制器來說，當(dāng)阻抗變化時(shí)，無法保證系統(tǒng)的控制性能始終處于最佳狀態(tài)，特別是當(dāng)電網(wǎng)阻抗變化較大時(shí)，極易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生。因此，本文研究基于電網(wǎng)阻抗在線檢測(cè)的自適應(yīng)控制方法，將檢測(cè)到的電網(wǎng)阻抗值作為實(shí)時(shí)調(diào)整電流控制器參數(shù)的依據(jù)，以提高系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)阻抗變化的適應(yīng)性。弱電網(wǎng)下單相光伏并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)準(zhǔn)PRD控制結(jié)構(gòu)如圖4所示。sinqdcU*dcULi*圖4單相光伏并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)準(zhǔn)PRD控制結(jié)構(gòu)Fig.4Adaptivequasi-PRDcontrolprinciplediagramofsingle-phasegrid-connectedPVinverter根據(jù)控制理論可知，系統(tǒng)的控制性能與閉環(huán)特征根在S平面的位置密切相關(guān)，因此，本文采用基于極點(diǎn)配置原則的自校正控制方案，對(duì)電流控制器的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。由于弱電網(wǎng)下的系統(tǒng)存在4個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)，一般利用主導(dǎo)極點(diǎn)的概念進(jìn)行降階處理。設(shè)系統(tǒng)的兩個(gè)閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)為：1,2ns=-xw±2j1nwx-，非主導(dǎo)極點(diǎn)為：3ns=-mxw，4ns=-nxw(m,n>5)，將其分別代入seiTsiz=(sT為采樣時(shí)間，i=1,2,3,4)，得到理想的閉環(huán)特征方程的離散化形式如下：111111234()(1)(1)(1)(1)mAzzzzzzzzz-----=----對(duì)被控對(duì)象和控制器進(jìn)行離散化，經(jīng)推導(dǎo)，可以得到實(shí)際的閉環(huán)特征方程1cA(z)-。最后，令11cmA(z)A(z)--=，可以得到Kp，Kr和Kd與系統(tǒng)固定參數(shù)以及電網(wǎng)阻抗的關(guān)系式如下p1ggppr2ggrrd3ggdd(,)(,)(,)KfRLKKKfRLKKKfRLKKì=+D=+Dí=+D(8)綜上所述，基于極?
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院;
【分類號(hào)】：TM464;TM615
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