考虑电网电能质量的多功能并网逆变器控制算法研究

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1、考虑电网电能质量的多功能并网逆变器控制算法研究ResearchonControlAlgorithmofMulti-functionalGrid-connectedInverterinConsiderationofPowerQuality工程领域：电气工程作者姓名：卜立之指导教师：李永丽教授企业导师：李盛伟高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要在分布式发电系统中，各种可再生能源一般通过逆变器连接到中低压配电网。由于现代配电系统中大量使用非线性电力电子器件，加上可再生能源接入的配电网容量小，负荷种类多，公共连接点（PointofCommonCoupling，PCC）处

2、存在各种电能质量问题。另一方面，由于大多数可再生能源出力具有随机性和间歇性特征，并网逆变器往往无法运行在额定输出工况下，其输出容量利用率较低。为解决上述问题，本文提出一种多功能并网逆变器控制算法，即利用并网逆变器的剩余容量对接入配电网的电能质量进行治理，从而有效提高并网逆变器的容量利用率和配电网的电能质量。本文以三相三线制LCL型并网逆变器为例，介绍了多功能并网逆变器的主电路拓扑结构，并搭建了多功能并网逆变器的电流控制模型。在此基础上，给出了多功能并网逆变器的控制策略和参考电流的生成算法。为实现对负载电流的快速精确补偿，提出一种基于改进型重复控制的并网逆变器电流控制方法。采用比例控制器与

3、传统重复控制器并联的形式作为改进型重复控制器的基本结构，同时基于等效被控对象对并网逆变器电流控制系统的稳定性、稳态误差以及动态性能进行分析，并从理论分析的角度给出改进型重复控制器的参数设计方法。在MATLAB/Simulink仿真平台中，对所设计改进型重复控制器的动态响应性能和稳态跟踪性能进行了仿真验证。在理论分析的基础上，设计并搭建了多功能并网逆变器实验平台。根据系统功能要求对主要电路元件进行选型，并按照给定的拓扑结构对主电路进行搭建。同时基于TMS320F28335微处理器对多功能并网逆变器的控制系统进行设计与开发，完成了最小系统设计、外围电路配置以及软件程序的编写与调试。最后，在多

4、功能并网逆变器实验平台上进行了多功能并网逆变器谐波电流补偿实验、无功电流补偿实验、负序电流补偿与电能质量综合治理实验以及电能质量动态治理实验。实验分析结果表明，改进型重复控制器能够实现对参考电流的快速精确跟踪，基于改进型重复控制算法的多功能并网逆变器具有优良的电能质量治理能力。关键词：分布式发电，多功能并网逆变器，电能质量，重复控制器，实验IABSTRACTIndistributedgenerationsystem,grid-connectedinvertersarewidelyusedasinterfacesbetweenrenewableenergysourcesandmiddlea

5、ndlow-voltagedistributionsystem.Duetothelargeuseofnonlinearpowerelectronicdevicesinmoderndistributionsystems,coupledwiththesmallcapacityofthedistributionsystemandthevarietyofloads,thereexistvariouspowerqualityproblemsatthepointofcommoncoupling.Ontheotherhand,therandomandintermittentcharacteristic

6、sofrenewableenergyoutputleadtothefactthatgrid-connectedinvertersareoftenunabletooperateunderratedoutputconditions.Tosolvetheaboveproblems,thispaperproposesacontrolalgorithmofmulti-functionalgrid-connectedinverter,whichcaneffectivelyimprovethecapacityutilizationofthegridconnectedinverterandthepowe

7、rqualityofthedistributionnetwork.Bytakingthree-phasethree-wireLCLtypegrid-connectedinverterasanexample,thetopologyandcurrentcontrolmodelofamulti-functionalgrid-connectedinverterareintroducedinthispaper.Onthisbasis,aref