适于光伏并网LVRT的三相不平衡锁相环研究

【摘要】：低电压穿越能力(LVRT)是光伏并网控制技术中十分重要的一个环节，其会影响到光伏发电系统能否实现大规模应用，而快速准确地检测到电网电压跌落的幅值和相位，是光伏并网逆变器进行相应低电压穿越控制的前提条件。目前，传统的三相不平衡锁相方法仅限于三相四线制并网系统，无法应用于三相三线制系统，同时，传统方法都会受到直流电压偏移的影响。文章针对这些缺点并以实际项目为背景，研究了一种无中线三相不平衡锁相环，为光伏并网低电压穿越控制提供技术支撑。 论文首先对传统的有中线三相不平衡锁相方法展开了研究。对单同步参考坐标系锁相环(SSRF-PLL)的结构进行了分析，建立其数学模型；研究了解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)的设计思想，推导其解耦关系式；深入研究了双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)的工作原理；最后比较了三种锁相算法优点和不足，并在此基础上提出一种新型无中线三相锁相方案。 重点研究了无中线三相不平衡锁相环的设计方法。文章在阐述基于正交信号发生器锁相环的工作原理的基础上，提出了一种基于改进二阶广义积分器的正交信号发生器，该正交信号发生器可以有效地消除电网电压直流偏移的影响，同时适用于双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)。利用三角形面积公式及定理将线电压向量转换成相电压向量，最终实现了无中线三相不平衡锁相环的设计。 对锁相环的电网适应性进行了仿真分析研究。利用MATLAB中SIMUlink软件搭建了三种有中线三相不平衡锁相环仿真模型，及无中线三相不平衡锁相环仿真模型，为研究锁相环的电网适应性，分别在电网电压不平衡、电压暂降、谐波干扰、电压偏移等恶劣电网情况下对各种锁相环进行了仿真分析比较，并对其耐受能力和响应特性加以验证。 将论文所提出的无中线三相不平衡锁相方法应用于三相光伏产品样机开发，该产品样机是基于TMS320F2812搭建的15kW的三相光伏逆变器。对该样机进行了电网适应性测试，通过实验分析比较，进一步验证了无中线三相不平衡锁相方法的正确性和可行性，实验结果满足光伏并网低电压穿越控制的锁相要求。 【关键词】：光伏并网 三相不平衡 低电压穿越 锁相环
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景与研究的目的和意义8-10
• 1.2 锁相环技术概述10-12
• 1.2.1 锁相环的工作原理10
• 1.2.2 锁相环的发展10-11
• 1.2.3 锁相环的分类11-12
• 1.3 锁相环方法的研究现状12-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 有中线三相不平衡锁相环研究16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 单同步参考坐标系锁相环(SSRF-PLL)16-19
• 2.2.1 单同步参考坐标系16-18
• 2.2.2 数学模型的分析18-19
• 2.3 解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)19-25
• 2.3.1 双同步解耦坐标系19-22
• 2.3.2 锁相模型的建立22-25
• 2.4 双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)25-27
• 2.5 三种锁相环比较分析27-30
• 2.5.1 传统锁相环理论比较27-29
• 2.5.2 新锁相方案的提出29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 无中线三相不平衡锁相环研究31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 基于正交信号发生器的锁相环31-33
• 3.2.1 结构模型的建立31-32
• 3.2.2 工作原理的分析32-33
• 3.3 正交信号发生器33-39
• 3.3.1 基于数学变换的正交信号发生器33-35
• 3.3.2 基于二阶广义积分器的正交信号发生器35-38
• 3.3.3 改进的二阶广义积分器38-39
• 3.4 线相电压转换39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 三相不平衡锁相环的仿真研究42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 不同情况下电网适应性理论分析42-45
• 4.2.1 电压偏移分析42-43
• 4.2.2 电压幅值不平衡分析43-44
• 4.2.3 电压谐波分析44-45
• 4.3 有中线三相不平衡锁相环电网适应性仿真45-50
• 4.3.1 有中线三相锁相环比较45-49
• 4.3.2 改进后 DSOGI-PLL 比较49-50
• 4.4 无中线三相不平衡锁相环电网适应性仿真50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 实验分析与验证56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 锁相环硬件设计56-60
• 5.2.1 TMS320F2812 控制器56-57
• 5.2.2 电压采样电路设计57-59
• 5.2.3 电流采样电路设计59-60
• 5.3 锁相环软件设计60-63
• 5.3.1 程序流程框图60-61
• 5.3.2 控制系统离散化61-63
• 5.4 三相不平衡电网适应性实验分析63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

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