电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略探究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略探究

发表时间：2020/11/26 来源：《基层建设》2020年第22期作者：林育林

[导读] 摘要：对于我国电网建设及其运行来说，把控电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置属于一项重要工作内容，只有维持并网逆变装置可靠稳定地运行状态，才可更好地维护电网的建设运行。

        易事特集团股份有限公司广东东莞 523000
        摘要：对于我国电网建设及其运行来说，把控电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置属于一项重要工作内容，只有维持并网逆变装置可靠稳定地运行状态，才可更好地维护电网的建设运行。鉴于此，本文主要围绕着以电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置控制开展深入的研究和探讨，期望可以为后续更多技术专家和学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。
        关键词：电网电压；不平衡；谐波状态；并网；逆变器；控制；
        前言
        电网建设及实际运行期间，并网逆变装置均占据核心位置，有效把控电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置，对并网逆变装置维持可靠地运行状态及电网可靠性建设运行来说均有着保障作用。因而，综合分析以电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置控制，有着一定的现实意义和价值。
        1、技术概述
        相位同步科学技术、并网电流的环控技术，这两项科学技术均属于电网电压的不平衡和谐波状态之下并网逆变装置把控技术核心。并网电流的环控技术具体应用期间，可实时跟踪电流指令者，传统运作模式需构建正序同步式旋转的坐标系，跟踪正序及正序电流期间，仅需引入PI控制装置。伴随控制技术专业水准持续提高，双向同步形式旋转的坐标系应用日益广泛化，可实现独立控制，但系统运行过程极具复杂性，对动态特性影响大。为妥善处理该部分问题，需以静止式坐标系构建手段，把控并网逆变装置，将计算量降低，并把解耦计算方面影响有效下消除掉，科学优化系统结构，确保系统总体动态特性得到有效增强[1]。
        2、并网逆变装置基础模型
        优化并网逆变装置控制策略期间，需先构建三相LCL式并网逆变装置基础模型。高频开关的谐波滤除需依靠着LCL滤波装置才可实施。滤波装置内部构成，是以网测电感、滤波电容、逆变装置侧电感等为主。谐振尖峰通常在LCL滤波装置内部，影响着并网逆变装置运行的稳定性。故而，需以阻尼措施为基础，将谐振尖峰所产生影响降至最小范围内，确保并网逆变装置总体运行期间的可靠性及其稳定性得以有效增强。为更好地把控电阻损耗，对于有源阻尼实施虚拟的阻尼电阻，借助电容电流的负反馈便可实现。借助该手段，可简化处理电路，对LCL并网的逆变装置整体运行可靠性起到有效增强作用。三相LCL式并网的逆变装置基础模型具体构建期间，应当有效把控多项参数，如电流控制装置传递函数、电容电流的反馈系数、电压前馈实际系数、逆变桥实际比例系数等。
        3、电网电压和并网电流关联性
        构建α-β静止的坐标系，有效分析三相LCL并网逆变装置基础模型，α-β各轴均存在着互相对立或者对称关系，以α轴模型为基本的分析对象，对电网电压针对于并网电流影响原理及其效果予以有效明确。故而基于电容电流的负反馈、电网电压的前馈条件之下，α轴LCL的并网逆变装置把控架构构建起来，以直观图形为辅助予以有效分析。那么，并网电流主要的表达列式，即为

，双入单出系统，实际运行期间，电流的扰动分量由电网内部波动所引发，且和并网电流的给定参数值作用力量一同构成了并网电流。跟踪分析期间，基于并网电流所给定参数值作用，有效抑制电流的扰动分量。电网当中正序分量、谐波成分、负序分量，属于三相三相系统内部非理性化电网电压的构成部分，极易有电流响应表现产生[2]。电网电压正序的基波分量，它属于诱发并网电流产生稳定偏差关键因素，并网电流具体运行期间极易产生畸变问题，影响着谐波实际分量。对此，需有效改善非理想运行环境之下并网逆变装置运行情况，为系统总体运行稳定和安全有效提升奠定良好基础，确保谐波抑制、稳态变差、负序分量均得到有效把控。
        4、有效控制路径
        4.1 在稳态偏差层面
        GPI（S）=

，属于传统PI控制装置传递函数，此类型控制装置属于一阶系统，电压基波频率实际增益上无较为明显作用，特别是跟踪正弦信号期间，所产生偏差相对较大，故对并网逆变装置把控较为不利。故而，需借助PR控制装置消除并网电流的稳态偏差。特定频率当中，它作为二阶系统对于电压基波频率可起到增益提升作用，无静态差把控方式，为跟踪正弦信号奠定良好基础。并网逆变装置电流把控策略具体制定期间，需以PR控制装置来代替PI传统控制装置，对总体把控效果起到良好增强作用。系统往往会受持续增长增益干扰，稳定性难以得到保证。电网运行期间，频率并非维持恒定状态，必然会影响到增益，无法实现无静态差有效把控。那么，为将以上问题妥善处理好，需以闭环把控手段，科学应用准比例式谐振控制装置，以满足实际增益需求为基础，持续拓展带宽。下列为准比例式谐振控制装置传递函数的表达列式：GQPR（s）=

。在该列式当中，ω代表谐振带宽、Kr代表谐振系数、KP代表比例系数。△ƒ代表电网实际频率波动，一般取±0.5Hz。下列为谐振带宽和电网实际频率波动关系列式：ωc=2π△ƒ。有效把控各项参数，对增益提升可起到基础保证作业，并网逆变装置总体把控效果也将得以提升，可消除并网电流的稳态偏差[3]。补充控制，应当引入至5次与7次主要的谐波分量内，避免谐波分量会影响到并网电流。
        4.2 在前馈控制层面
        为有效抑制不平衡性电流分量及其谐波分量，可积极引入环路增益提升手段，系统运行通常会受大增益所影响。以电网电压的前馈把控手段，抑制效果可得到有效提升，电网电压的扰动影响会得到抑制。具体工作期间，可通过采样与补偿手段，实施扰动源的有效处理，而具体实施期间需借助逆变装置实现调制波操作。该种前馈把控手段，可在不会对环路增益产生影响基础上，科学优化系统的扰动响应。积极引入电压前馈，并不会影响到电网电力，可为实现独立控制提供可靠性保障，系统所输出阻抗因有前馈控制而有明显变大现象产生。
        4.3 在并网同步把控层面
        电网电压当中，正序分量占据核心位置，将电网的正序电压当中同步相位提取出来，可以为后续相位测定操作顺利实施提供可靠性保证。跟踪电网的电压相位期间，需积极引入锁相环科学技术。但此项技术属于理想状态下电网电压，故需升级优化处理锁相环科学技术，确保它可适应于非理想条件下相位测定实际工作。联合应用锁相环科学技术与前置滤波装置技术，避免失锁现象影响下，电网电压产生畸形或者不对称等问题。借助给类型控制及处理技术手段，谐波抑制总体效果可得到大幅度提升，提升系统总体动态特性。提取基波正序分量及三相的电网电压内部滤波期间，通常会广泛应用前置滤波装置，为避免锁相环会受负序分量及谐波成分所影响，信号所在输入端口处应当设基波的正序分量。电网电压的基波正序分量及负序分量，以二阶的复矢量形式滤波装置增益即1与0，基波负序分量能够借助二阶的复矢量形式滤波装置实现有效处理及把控，有效提取电压基波正序分量。二阶的复矢量形式滤波装置自身抑制能力，通常会伴随补偿系数持续下降而逐渐提升，会影响到其动态性能。
        5、结语
        从总体上来说，为能更好地把控电网电压的不平衡和谐波状态为基础条件下并网逆变装置，需广大技术员注重实践经验不断累积，结合实际情况，科学制定相应的把控策略或者方案，以为电网建设运行的稳定性提供可靠性保障。
        参考文献：
        [1]晏夏瑜，史丽萍，董宇，等.不平衡电压下并网逆变器功率与电流协调控制[J].电力电子技术，2018，52（10）：177-178.
        [2]李闯，黄陈蓉，张建德，等.电网波动下并网逆变器的解耦双同步法研究[J].南京工程学院学报（自然科学版），2020，18（001）：389-391.
        [3]杜田雨，付子义，任磊.不平衡电网下逆变器功率波动/电流质量协调控制[J].电力系统保护与控制，2020，48（005）：148-150.