基于自抗扰的虚拟谐波电阻型光伏逆变器研究

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1、硕士学位论文基于自抗扰的虚拟谐波电阻型光伏逆变器研究作者姓名凌毓畅学位类别电力系统及其自动化指导教师曾江副教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ResearchonVirtual-harmonic-resistance-typePhotovoltaicInverterBasedonADRCADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LINGYuchangSupervisor：Prof.ZENGJiangSouthChinaUniversityo

2、fTechnologyGuangzhou,China分类号：TM464学校代号：10561学号：201520111232华南理工大学硕士学位论文基于自抗扰的虚拟谐波电阻型光伏逆变器研究作者姓名：凌毓畅指导教师姓名、职称：曾江副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：电能质量分析与控制论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：孟安波委员：余涛、曾江、刘希喆、王克英摘要为应对化石能源短缺和环境污染

3、，光伏发电发展迅速，并且正逐渐从独立系统朝大规模并网方向发展。并网光伏逆变器作为能量变换的接口，作用十分重要。LCL型光伏逆变器因有着诸多优点而被广泛使用，但对控制的要求也更高。传统的控制策略面临电流解耦困难，抗扰动能力差等问题，而且也难以满足现代对逆变器在并网发电的同时主动参与电网谐波治理的需求。因此改进LCL型光伏逆变器的控制策略，对提高整个光伏发电的品质有着重要的意义。本文深入地研究了LCL型光伏逆变器的并网发电控制以及谐波抑制控制策略，并将自抗扰技术应用于其中，获得了一些创新性的研究成果。1、建立基于同

4、步旋转d-q坐标系下LCL逆变器的数学模型，推导基于传统比例-积分控制的系统闭环传递函数矩阵，并分析dq轴耦合对电流动态性能的影响。2、提出用自抗扰对LCL型光伏逆变器dq轴电流控制进行解耦，实现光伏并网发电。首先介绍自抗扰的基本原理，再利用LCL型光伏逆变器的“相对阶”设计二阶自抗扰控制器。其次，分析自抗扰控制器的参数对电流解耦效果和抗扰特性的影响，并给出了参数整定方法。通过仿真和实验，对比传统比例-积分控制，验证自抗扰控制能够有效地对LCL型光伏逆变器的dq轴电流进行解耦，提高系统的抗干扰能力。3、针对现有

5、的具有谐波补偿功能的光伏逆变器只能就近补偿本地非线性负载的谐波而无法参与电网谐波治理及谐波治理贡献难以衡量的问题，提出一种虚拟谐波电阻控制策略，并用自抗扰控制器解决谐波dq轴电流耦合。首先分析电阻对PCC谐波电压的抑制作用，基于此提出一种“虚拟谐波电阻”型逆变器，对于基波相当于电源，输送来自光伏的功率，对于谐波相当于“虚拟谐波电阻”，从电网吸收谐波功率，抑制PCC谐波电压。其次，阐述虚拟谐波电阻型光伏逆变器吸收谐波功率最大化的必要性，分析最佳阻值的取值条件，提出用扰动观察法自动调节虚拟谐波电阻值，最大化吸收的谐

6、波功率，并以此量化用户的谐波治理贡献。再次，提出基于自抗扰的虚拟谐波电阻型光伏逆变器控制方法，通过快速傅里叶变换实现对各次谐波的独立控制，并通过自抗扰控制器实现谐波dq轴电流的解耦控制，提高系统的动态性能。进一步地，综合光伏并网发电控制、虚拟谐波电阻阻值的自动调节以及虚拟谐波电阻控制三者，给出总体控制策略，并深入地分析其稳定性。最后用仿真和实验验证所提控制策略的有效性。关键词：LCL光伏逆变器自抗扰电流解耦虚拟谐波电阻谐波功率最大化谐波抑制IAbstractPhotovoltaicpowergeneration

7、isdevelopingrapidlyforfossilenergyshortagesandenvironmentalpollution,changingitsdevelopmentdirectionfromanindependentsystemtowardlarge-scalegridconnectiongradually.Grid-connectedinvertersplayanimportantroleasaninterfaceforenergyconversion.AlthoughLCL-typepho

8、tovoltaicinvertersarewidelyusedduetotheirmanyadvantages,theyalsorequirehighercontrolquality.Thetypicalcontrolstrategysuffersfromthedifficultiesofcurrentdecoupling,poordisturbancerejectionability