基于分層控制的微電網(wǎng)并網(wǎng)諧波電流主動抑制控制策略
01導(dǎo)語
本文在微電網(wǎng)傳統(tǒng)二層控制中添加了一誤差電壓補償環(huán)路,控制微電網(wǎng)交流母線電壓根據(jù)并網(wǎng)點諧波電壓進行輕微畸變,通過減少微電網(wǎng)交流母線與并網(wǎng)點間的諧波電壓差,降低微電網(wǎng)向電網(wǎng)注入的諧波電流,提高了微電網(wǎng)并網(wǎng)電流的電能質(zhì)量。
02研究(項目)背景
微電網(wǎng)作為未來智能電網(wǎng)的組成單元,其內(nèi)部通常包括多種發(fā)電單元。但是采用傳統(tǒng)下垂控制的電壓源型逆變器并聯(lián)構(gòu)成的微電網(wǎng),由于其等效輸出阻抗較小,當(dāng)微電網(wǎng)與電網(wǎng)并聯(lián)運行時,易受到電網(wǎng)并網(wǎng)點電壓諧波分量擾動的影響,使微電網(wǎng)并網(wǎng)電流總諧波畸變率升高。
03論文方法及創(chuàng)新點
雖然微電網(wǎng)底層逆變器電壓外環(huán)采用常規(guī)多重比例諧振(PR)控制器對其電壓傳遞函數(shù)在諧波頻率分量處的增益進行增強。但由于傳統(tǒng)微電網(wǎng)底層控制只對本地電壓進行采樣,無法獲得電網(wǎng)PCC諧波電壓信息。因此,當(dāng)微電網(wǎng)與畸變電網(wǎng)并聯(lián)運行時,其并網(wǎng)電流畸變?nèi)匀浑y以避免。為了解決上述問題,可在原微電網(wǎng)二層控制中加入一微電網(wǎng)交流母線與PCC諧波誤差電壓控制器,如圖1所示。
圖1 微電網(wǎng)并網(wǎng)諧波電流抑制控制器
當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)引入上述并網(wǎng)諧波電流抑制控制器后,可在dq坐標(biāo)系下建立以網(wǎng)側(cè)諧波電壓擾動為輸入,以微電網(wǎng)并網(wǎng)電流為輸出的擾動傳遞函數(shù)。采用傳統(tǒng)分層控制策略與本文所提控制策略的微電網(wǎng)擾動傳遞函數(shù)的幅頻特性對比如圖2所示。
顯然,當(dāng)微電網(wǎng)采用傳統(tǒng)控制策略時,其擾動傳遞函數(shù)的幅頻特性在100Hz、200Hz、300Hz及400Hz處均有較大峰值,即表明當(dāng)電網(wǎng)并網(wǎng)點電壓存在1次負序、5次正負序及7次正負序諧波電壓時,微電網(wǎng)并網(wǎng)電流不能被有效抑制;但當(dāng)微電網(wǎng)采用本文所提控制策略后,在上述頻率點附近,擾動傳遞函數(shù)幅頻特性出現(xiàn)較大衰減,表明當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)相關(guān)諧波電壓分量擾動時,微電網(wǎng)并網(wǎng)電流中的相應(yīng)諧波分量被有效抑制。
圖2 系統(tǒng)擾動傳遞函數(shù)幅頻特性對比
為了驗證本文所提控制策略的有效性,搭建了基于實時dSPACE控制器的微電網(wǎng)實驗平臺。平臺包括兩臺2.2kW三相逆變器、LC濾波器、線路阻抗及負載,如圖3所示。
圖3 基于的dSPACE微電網(wǎng)試驗平臺
當(dāng)采用傳統(tǒng)分層控制策略的微電網(wǎng)與畸變電網(wǎng)并聯(lián)運行并達到穩(wěn)態(tài)后,系統(tǒng)并網(wǎng)電流波形及并網(wǎng)諧波電流分析如圖4所示。
圖4 微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)電流實驗波形并網(wǎng)諧波電流分析(改進前)
當(dāng)微電網(wǎng)采用本文所提主動并網(wǎng)諧波電流控制策略后,系統(tǒng)并網(wǎng)電流正弦度明顯提高,諧波含量降低,如圖5所示。
圖5 微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)電流實驗波形并網(wǎng)諧波電流分析(改進后)
04結(jié)論
文章針對由下垂并聯(lián)電壓源逆變器構(gòu)成的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng),提出一種基于分層控制策略的系統(tǒng)并網(wǎng)諧波電流抑制策略。該策略在微電網(wǎng)二層控制中添加一微電網(wǎng)母線電壓與并網(wǎng)點誤差電壓控制環(huán)路,通過減少微電網(wǎng)母線電壓與并網(wǎng)點諧波電壓差的方式,減少了
在電網(wǎng)電壓畸變情況下微電網(wǎng)向電網(wǎng)注入的諧波電流含量,最后仿真和實驗驗證了所提控制策略的有效性。
責(zé)任編輯:電朵云
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