【摘要】：為了保證光伏并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)電壓不平衡下可靠地向電網(wǎng)輸送功率,需要提高逆變器的同步跟蹤能力及動態(tài)響應(yīng)性能。提出一種基于比例積分簡化型諧振調(diào)節(jié)器的鎖頻環(huán)(PISR-FLL)技術(shù)。PISR-FLL具有高增益帶寬及頻率自適應(yīng)特點,能夠從不平衡電網(wǎng)電壓中準(zhǔn)確快速地估算出基波頻率正、負(fù)序分量。改進(jìn)的鎖頻環(huán)(FLL)通過增益系數(shù)線性化后不但可以保證頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié),控制結(jié)構(gòu)也變得簡單,易于數(shù)字實現(xiàn)。仿真和實驗結(jié)果表明該PISR-FLL技術(shù)精度高,動態(tài)性能優(yōu)越,可以滿足不平衡電網(wǎng)條件下電網(wǎng)信號同步跟蹤要求。
【圖文】：

為:GPIＲ(s)=KP+KIs+2KＲss2+w2GＲ(s)=2ss2+w{2(1)式中:KP、KI、KＲ分別表示比例諧振調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分系數(shù)和諧振系數(shù)，w為諧振角頻率。KP影響控制器的帶寬及穩(wěn)定程度;KI影響諧振頻率附近的寬度;KＲ可以實現(xiàn)對交流輸入信號的無靜差調(diào)節(jié)，并且在給定中心頻率信號s=jw處使得中心頻率幅值增益無窮大，增強(qiáng)了檢測電網(wǎng)基波或諧波次電流的準(zhǔn)確性。當(dāng)并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)為抑制網(wǎng)側(cè)電流的負(fù)序分量時，GＲ(s)的幅頻特性曲線如圖1所示。圖1GＲ(s)的幅頻和相頻特性曲線Fig．1Theamplitude-frequencyandphase-frequencycharacteristiccurvesofGＲ(s)基于二階廣義積分器的控制器無需獨立檢測正負(fù)序電流分量，，避免了電流檢測對系統(tǒng)的影響。同時該控制器能夠抑制不平衡電網(wǎng)電壓二次及其以上諧波分量，提高入網(wǎng)電能質(zhì)量。文獻(xiàn)［17］采用裂項分解方法將諧振環(huán)節(jié)分解成2個一階復(fù)頻域相加形式，并闡明了分解后傳遞函數(shù)不但具有頻率選擇性，還具有極性選擇性，實現(xiàn)了準(zhǔn)確計算電網(wǎng)不平衡下正負(fù)頻率分量的可能性。但是在實際工程應(yīng)用中，無論是傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)還是現(xiàn)代化數(shù)字系統(tǒng)，GＲ(s)的諧振控制器很難實現(xiàn)。因為模擬系統(tǒng)硬件參數(shù)有其固有的不精確性，而數(shù)字系統(tǒng)中輸入的電網(wǎng)頻率會略有波動，諧振控制器控制頻帶過窄使其增益效果將大幅度下降，為了解決該問題，本文在此基礎(chǔ)上引入具有高增益寬頻帶的簡化諧振(simplifiedresonant，SＲ)控制器，傳遞函數(shù)為:GＲ*(s)=wcs－jw+wc+wcs+jw+wc=GＲ*1+GＲ*2(2)

第1期黨克等:電網(wǎng)電壓不平衡下光伏并網(wǎng)逆變器的同步技術(shù)89式中:w為諧振中心頻率，決定諧振器跟蹤的目標(biāo)頻率;wc為截止頻率，決定諧振控制的寬度，wc通常取5～15Hz。從圖2中可以看出本文提出的諧振控制器可以更好地適應(yīng)實際電網(wǎng)頻率的波動。wc=10rad/s，f=100Hz時，GＲ*1諧振控制bode圖。圖2GＲ*(s)的的幅頻和相頻特性曲線Fig．2Theamplitude-frequencyandphase-frequencycharacteristiccurvesofGＲ*(s)圖2表明SＲ控制器的增益頻帶范圍明顯變寬，這樣即使電網(wǎng)頻率發(fā)生變動控制器也能維持較高的增益，解決了電網(wǎng)不平衡時脈動諧振頻率范圍超過設(shè)計諧振頻率范圍引起控制目標(biāo)信號“失蹤”的問題。而且由式(2)可以看出，當(dāng)采用GＲ*1時可以排除反極性頻率－100Hz的干擾，這是傳統(tǒng)SOGI無法做到的一個優(yōu)點。因此，本文提出的控制器檢測的準(zhǔn)確度相比提高，又能快速跟蹤電網(wǎng)動態(tài)波動，運算簡單，便于數(shù)字化實現(xiàn)。2．2正負(fù)序分離技術(shù)在靜止參考坐標(biāo)系αβ下可以通過諧振調(diào)節(jié)器實現(xiàn)逆變器并網(wǎng)電壓正負(fù)序分離，計算公式為［18］:E+αβ(s)=wcs－jw+wc(Eαβ(s)－E－αβ(s))(3)E－αβ(s)=wcs+jw+wc(Eαβ(s)－E+αβ(s))(4)為了抑制并網(wǎng)電流的負(fù)序分量并獲得準(zhǔn)確的鎖相信號，應(yīng)該在不平衡電網(wǎng)電壓控制中將正序分量提取出來，故將式(4)代入到式(3)中可得:E+αβ(s)=wc(s+jw)s2+2wcs+w2Eαβ(s)=G1(s)Eαβ(s)(5)由式(5)可知，當(dāng)電網(wǎng)畸變的電壓中出現(xiàn)正負(fù)序分量時，G1(s)環(huán)節(jié)可以將負(fù)序頻率－w過濾掉，而正序分量會正常無衰減地通過該環(huán)節(jié)。因此，實現(xiàn)了提取正序分量的目的。若中心頻率w設(shè)定為基波w0，?
【作者單位】： 東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51277024)資助項目
【分類號】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2544873