非理想电网条件下的光伏并网逆变器的控制技术研究

电压型PWM变换器(VSC, Voltage Source Converter)由于其交流侧电流的正弦性、输入输出滤波器小、能量可双向流动、交流侧有功功功率和无功功率可分别进行控制等优点，得到了越来越广泛的应用。LCL型滤波器由于其相对L型滤波器对交流侧电流中的高频谐波有更强的抑制能力，因此也越来越多的被用于VSC变换器中。为了抑制LCL滤波器自身的谐振问题，本文采用加入电容电流内环用于增加系统阻尼的有源阻尼法。 针对电网电压在含有谐波的情况下造成并网逆变器并网电流畸变的问题,本文主要采用了两种控制方法：一种是在三相静止坐标系下采用比例谐振(Proportional Resonant-PR)和谐波补偿(harmonic compensator-HC)调节器相结合的控制策略；另一种是在同步旋转坐标系下采用PI调节器的电网电压状态反馈控制。 在并网过程中，特别是在电网含有谐波的条件下，为了获得三相PWM逆变器的控制信号实现并网逆变器有功和无功的独立控制，使电流呈正弦波并且功率因素可调，需要快速、准确地得知电网侧电压的相角变化。本文采用的基于双二阶广义积分器的软件锁相环，它不仅能在非理想电网中快速准确地获取电网电压的相位，而且还可以抑制电网谐波对系统输出的影响，具有良好的频率自适应特性，并通过大量的仿真研究验证了这一方法的正确性。 分别建立了LCL光伏并网逆变器交流侧三相静止坐标系下的等效数学模型和交流侧同步旋转坐标系下的等效数学模型。依据其等效数学模型，分析了三相静止坐标系下的比例谐振(Proportional Resonant-PR)和谐波补偿(harmoniccompensator-HC)调节器相结合的控制策略用于抑制电网电压谐波对并网电流影响的合理性；同时运用等效变换的原理详细分析了在同步旋转坐标系下采用比例、一阶微分、二阶微分三种状态反馈控制策略的正确性，并根据电网含有的谐波次数的不同进行了分类，不同的谐波次数采用不同的状态反馈策略，最后仿真验证了理论分析的正确性。 论文搭建了1.92kw的并网逆变器样机，进行了在非理想电网电压条件同步坐标系下，针对不同谐波次数采用相应状态反馈控制方案的实验。实验结果与仿真分析吻合，验证了控制方案的有效性。