【正文】 之一，且令 PWMi KKK ? ，則把參數(shù)代入式(418)，可求出 iK 的取值為 iK = 由此可得電流內(nèi)環(huán)矯正后的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： ? ? LsK ?? 2i ilc KKsG (421) 圖 ，其中圖 (a)為校正前傳遞函數(shù)波特圖；圖 (b)為校正后傳遞函數(shù)波特圖 。圖中的 Kl、 K2為輸出電壓和電流反饋系數(shù)， R為負(fù)載。電容越大則流入電容的無(wú)功電流越大，致使電感上的電流和開關(guān)管電流也越大，從而降低效率。本文對(duì)傳統(tǒng)的 LCL濾波器加以改進(jìn)，利用隔離變壓器漏感，減少了一個(gè)電感，在降低成本的同時(shí)顯著減少并網(wǎng)電流的直流 分量，有效抑制諧波污染，提高并網(wǎng)電流質(zhì)量。傳統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)濾波器為 L濾波器，由電感 L將高頻電流諧波限制在一定范圍之內(nèi)，減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。在雙極性調(diào)制中，四個(gè)開關(guān)管都工作在高頻狀態(tài)，而在單極性調(diào)制中，一對(duì)開關(guān) 管工作在高頻狀態(tài)，而另一對(duì)開關(guān)管工作在低頻狀態(tài) [11]。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。 t? 為開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間。同時(shí)，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋無(wú)功能量提供通道，逆交橋各臂都并聯(lián)了反饋二燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 極管，在兩對(duì) IGBT管交替重復(fù)的過程中，這些二極管還起到了續(xù)流的作用。高性能的逆變電源不但要求良好的穩(wěn)態(tài)特性，更要有好的動(dòng)態(tài)特性，而這些好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能的實(shí)現(xiàn)，都需要先進(jìn)的控制策略來保證。 因此，微電網(wǎng)內(nèi)有功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，減小微電源逆變器有功功率 — 頻率下垂曲線的斜率 m，可以有效減小微電網(wǎng)內(nèi)由于有功功率不平衡引起的頻率偏移量。 圖 無(wú)功功率 — 電壓的下垂特性 圖 — 電壓下垂特性曲線， U、 Q 分別為微燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 電網(wǎng)母線的電壓幅值與微電源輸出的無(wú)功功率?？刂祁l率能動(dòng)態(tài)的控制功率角，因此控制有功功率的流動(dòng)能通過控制逆變器的輸出電壓頻率而實(shí)現(xiàn)，同理控制無(wú)功功率的流動(dòng)能通過控制逆變器的輸出電壓幅值而實(shí)現(xiàn)。其實(shí)質(zhì)為：在逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)中，各逆變單元檢測(cè)自 身輸出功率，通過下垂控制得到輸出電壓頻率和幅值的指令值，然后各自反相微調(diào)其輸出電壓幅值和頻率達(dá)到系統(tǒng)有功和無(wú)功功率的合理分配。代理的自治性、反應(yīng)能力、自發(fā)行為等特點(diǎn)，正好滿足微電網(wǎng)分散控制的需要，提供了一個(gè)能夠嵌入各種控制性能但又無(wú)需管理者經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)。因此，要根據(jù)不同的微電網(wǎng)孤島拓?fù)浜臀⒃磁渲们闆r來選取合適的微源控制方法或組合。在進(jìn)行微電網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時(shí)，微源的控制方法受多種因素的影響，如轉(zhuǎn)換前后的并網(wǎng)／孤島運(yùn)行狀態(tài)、微源硬件配置等，同時(shí)儲(chǔ)能單元也會(huì)對(duì)微源控制方法的選取及其控制效果產(chǎn)生一定的影響，具體包括： 1)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)控制方法的影響 在正常情況下，微電網(wǎng)和大電網(wǎng)共同負(fù)擔(dān)網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷，當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行時(shí)，存在功率需求和供給的不平衡，這時(shí)除了切除普通負(fù)荷外，微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化 。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3 章 微電網(wǎng)運(yùn)行與控制 微電網(wǎng)的運(yùn)行 在正常情況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，內(nèi)部 MSI作在電壓源 (Voltage Source， VS)或電流源 (Current Source， CS)狀態(tài)，在能量管理系統(tǒng)或本地的控制下，調(diào)整各自功率輸出。 微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn) 微電網(wǎng)的接人標(biāo)準(zhǔn)也是人們較為普遍關(guān)注的問題。具體來講，微電網(wǎng)控制應(yīng)當(dāng)保證： 1)任一微電源的接入不對(duì)系統(tǒng)造成影響； 2)自主選擇運(yùn)行點(diǎn)； 3)平滑地與電網(wǎng)并列、分離； 4)對(duì)有功、無(wú)功進(jìn)行獨(dú)立控制； 5)具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。微電網(wǎng)在滿足多種電能質(zhì)量要求和提高供電可靠性等方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，使它完全可以作為現(xiàn)有骨干電網(wǎng)的一個(gè)有益而又必要的補(bǔ) 償。同前，歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運(yùn)行、控制、 保護(hù)、安全及通信等理論，并在實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)上第 2章 微電網(wǎng)技術(shù)運(yùn)行 5 對(duì)這些理論進(jìn)行了驗(yàn)證。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu) 微電網(wǎng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 美國(guó) CERTS最早提出了微電網(wǎng)的概念 Hl，并形成了“即插即用” (plug and play)與“對(duì)等” ( peer to peer)的控制思想和設(shè)計(jì)理念。微電網(wǎng)是一種由微電源（ micro sources，即：微電網(wǎng)中的分布式電源）、儲(chǔ)能裝置及負(fù)荷共同組成的有機(jī)系統(tǒng)。本章節(jié)主要描述了逆變器的工作原理和設(shè)計(jì)了主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并且對(duì)主電路中主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算選擇。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 本文的主要內(nèi)容安排 本文主要針對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)中逆變電源的相關(guān)控制技術(shù)進(jìn)行了較為深入的理論分析和研究，建立了系統(tǒng)運(yùn)行的 PSCAD仿真模型。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司已提出立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，并公布了分三個(gè)階段推進(jìn)的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”建設(shè)。 關(guān)鍵詞 分布式發(fā)電 微電網(wǎng) 逆變電源 下垂控制 倒下垂控制 Abstract II Abstract The defects of conventional droop control strategy are analyzed that applied in microgrid system， and the synthetic control strategy posed of droop control aIld1nverse droop control strategy is proposed． This control strategy perfects well in1mprovmg of stability,restricting the occurrence of overcurrent， achieving seamless switching during state transferring． In addition， the inverse droop control strategy provides possibility of setting different response time by various energy storage device． The system control strategy’s idea and stability are demonstrated prehensively,and the main circuit topology,the output characteristics and control stability of voltage control type inverter and voltage control type inverter are also researched as well． The parameter of output filter and the double closed。該策略在改善微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，最大限度地限制過流情況發(fā)生等方面都具有顯著特點(diǎn)，而且能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的無(wú)縫切換，同時(shí)也為不同響應(yīng)時(shí)間的儲(chǔ)能裝置選擇合適的控制策略提供了可能。microgrid。微電網(wǎng)不僅能夠有效提高能源的梯級(jí)綜合利用效率，而且可作為主電網(wǎng)的有效互補(bǔ)電網(wǎng)，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，是國(guó)內(nèi)外電氣工程研究領(lǐng)域的最新前沿課題之一。 第 2章：微電網(wǎng)技術(shù)。 第 5章：系統(tǒng)的仿真及結(jié)果分析。 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示，微電網(wǎng)通過公共連接點(diǎn)（ point of mon coupling, PCC）與主電網(wǎng)相連。 日本將傳統(tǒng)電源供電的獨(dú)立電力系統(tǒng)也加入微電網(wǎng)研究范疇．大大擴(kuò)展了美國(guó) CERTS對(duì)微電網(wǎng)的定義范圍。日本本土資源匱乏，其對(duì)可再生能源的重視程度高于其他國(guó)家，但很多新能源具有隨機(jī)性，穿透功率極限限制了新能源的應(yīng)用，所以日本在微電網(wǎng)方面的研 究更強(qiáng)調(diào)控制與電儲(chǔ)能。但是，中國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展尚處在起步階段。傳統(tǒng)的電流保護(hù)顯然無(wú)法滿足微電網(wǎng)保護(hù)的特殊要求。除上述提及的幾點(diǎn)外，微電源也是微電網(wǎng)技術(shù)的研究重點(diǎn)。 微電網(wǎng)除了并網(wǎng)／孤島兩種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式外， 還存在著兩種模式間的轉(zhuǎn)換過渡過程。當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行后，由于電網(wǎng)電壓的缺失，所以這些量必須由網(wǎng)內(nèi)的逆變器來調(diào)節(jié)。此外，該方法沒有討論在微電網(wǎng)運(yùn)行模式切換時(shí)的過渡過程。 微電網(wǎng)下垂控制策略 概述 由于微電網(wǎng)的提出是基于 UPS并聯(lián)的思想，所以模擬傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)下垂特性的逆變器并聯(lián)技術(shù)在微電網(wǎng)中得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用，近年來，逆變電源并聯(lián)技術(shù)在諸多工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外的許多專家學(xué)者對(duì)此提出了各種各樣的控制策略，其中大部分控制策略可以歸類為有聯(lián)絡(luò)線的并聯(lián)模式。即輸出功率較少的單元會(huì)根據(jù)電壓一頻率下垂特性增加其輸出，而 輸出功率相對(duì)較多的單元?jiǎng)t相應(yīng)的減少其輸出，并且這種自我調(diào)節(jié)過程將一直持續(xù)下去，直到并聯(lián)系統(tǒng)達(dá)到最小環(huán)流點(diǎn)。因此，針對(duì)微電源輸出的功率控制，逆變器可采用模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)控制特性的有功功率 — 頻率下垂特性與無(wú)功功率 — 電壓下垂特性的控制方法，對(duì)微電源逆變器的輸出功率進(jìn)行靈活控制。 微 電源逆變器改變功率下垂特性的控制 以微電網(wǎng)中某一個(gè)微電源為例（如圖 ），設(shè)微電源逆變器的額定容量為 S。設(shè)微電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)后，微電源逆變器的無(wú)功功率 — 電壓的下垂特性如曲線燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 QRL 所示，輸出無(wú)功功率的最大值變?yōu)?RQmax, ，下垂曲線的斜率變?yōu)?Rn 。 圖 全橋逆變器主電路拓?fù)鋱D 全橋式逆變器工作原理：圖 4中所示的為逆變器通常使用的單相輸出全橋式逆變電路，圖中 ，功率開關(guān)元件采用四只 IGBT管 Q Q Q Q4，由 DSP輸出的 SPWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng) IGBT管的導(dǎo)通或截止 ]。考慮到工頻隔離變壓器 1： 2的變比因數(shù)和開關(guān)管 IGBT的耐壓值，選取直流側(cè)輸入電壓 Ud的范圍為 200～ 450Vdc。本課題設(shè)計(jì)的并網(wǎng)逆變器輸出功率為 2kW，輸出電流峰值約為 。載波 cu 為全波三角波，頻率為 cf ,幅值為 cmU 。從上述過程中看出，在輸出波形 abu 中包含有 inU ， 0和 inU 三個(gè)狀態(tài)，因此這種調(diào)制方式也被稱為三態(tài)調(diào)制（對(duì)應(yīng)得，雙極性調(diào)制也被稱為兩態(tài)調(diào)制）。一般的 LC濾波器，雖然其結(jié)構(gòu)和參數(shù)選取簡(jiǎn)單，但無(wú)法平抑輸出電流的高頻紋波，容易因電 網(wǎng)阻抗的不確定性而影響濾波效果。 L 1L 2C 2 0 u f2R 圖 LCL濾波器的等效原理圖 第 4章 主電路逆變單元模塊設(shè)計(jì) 23 由于 LCL型濾波器在低頻 (約低于在濾波器諧振頻率下的一半 )時(shí)的表現(xiàn)性能和純電感 L型濾波器相近，其中電感 L=L1＋ L2，容易得到 LCL型濾波器輸出電流 2i 和輸入電壓 iU 之間的傳遞函數(shù)為 (電阻 1R 和 2R 比較小可近似為 0) 2 31 2 1 2() 1() ( ) ( )iisGs U s s L L s L L== ++ 針對(duì) LCL型濾波器是三階環(huán)節(jié)，有可能產(chǎn)生震蕩，為了提高系統(tǒng)的可靠性，避免高頻諧振，在濾波電容上串聯(lián)一個(gè)電阻 R ，經(jīng)推導(dǎo)可得該情況下逆變器輸入電壓 iU 與輸出電流 2i 在靜止坐標(biāo)系下的函數(shù)關(guān)系式 2 321 2 1 2 1 2() 1() ( ) ( ) ( )ciis R C sGs U s L L C s R L L C s L L s+== + + + + LCL型濾波器在低頻以 20dB/十倍頻程進(jìn)行衰減，在高頻則是以 60dB/十倍頻程進(jìn)行衰減，可知該濾波器在濾出高次諧波方面效果比較好。 早期逆變電源單機(jī)的數(shù)字控制，由于受微處理器的速度限制，大多采用輸出電壓的有效值反饋。 圖 逆變電源瞬時(shí)雙閉環(huán)控制等效圖 電感電流的閉環(huán)調(diào)節(jié) 依照雙環(huán)控制系統(tǒng)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的設(shè)計(jì)原則，應(yīng)先對(duì)逆變單元電感電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)由于在設(shè)計(jì)時(shí)近似忽略了外環(huán)輸出電壓對(duì)內(nèi)環(huán)的影響，所以過高的比例凋節(jié)系數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的相角裕度變小，使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，實(shí)際系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的增益取值可能要比設(shè)計(jì)值低得多。 1 0 0 5 0050100Magnitude (dB)101102103104105106 1 8 0 1 3 5