交直流混合母线微网中网侧双向变换器控制研究

伴随着现代工业的不断发展，能源紧缺问题也日益突出，这极大的促进了可再生能源的发展，风光互补发电系统便是极具代表性的研究之一。其中，基于交直流混合母线的微电网系统由于其能量的灵活性而备受关注。并网双向变换器在其中起到了关键作用，不仅要实现交直流母线之间能量的互动，还需在微电网脱网运行时稳定交流母线的电压和频率。因此，采用合适的方式对双向变换器进行控制是实现交直流混合母线微网稳定高效运行的前提。本文即是针对双向变换器在交直流混合母线微网中的应用，研究了双向变换器在微电网并网和脱网两种运行模式下的控制方法。 本文首先分析了交直流混合母线微网的结构特点及电网配置模式，进而总结出双向变换器的两种运行模式——并网运行模式和脱网运行模式，针对两种不同的运行模式分别建立了变换器的数学模型，并以并网运行模式为例，对控制系统进行了校正，设计了PI调节器的参数；其次，分别研究了双向变换器在并网运行模式和脱网运行模式下的控制方法，其中，在并网运行模式，针对电网电压不平衡，研究了双向变换器在α-β坐标系下应用比例谐振(PR)控制器实现系统无静差控制的算法，分析了在α-β坐标系下电网电压正负序的提取方法和PR调节器参数的简单选取原则，给出了控制算法的数字化实现方法；针对双向变换器的脱网运行模式，本文在传统低压微网下垂控制的基础上，对P-U下垂控制曲线的第二象限进了改进，使其更适合用于变换器的双向运行，在支持电网电压的基础上实现能量的双向流动。 最后，通过MATLAB仿真软件对研究的控制策略进行了仿真验证，并采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812作为核心控制芯片，设计了控制系统，编写了C语言程序，完成了实验调试。通过仿真和实验可以得出结论：对于所采用的并网模式控制策略，能够保证在电网电压不平衡状况下变流器交流侧电流的三相对称，相对以往的不平衡控制策略，减小了控制系统的复杂度；在微电网脱网运行时，所采用的控制策略能够在支持交流母线电压的同时，实现了能量的双向传输。