微電網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
摘要:微電網(wǎng)由分布式電源、儲(chǔ)能裝置及本地負(fù)載構(gòu)成,既可并網(wǎng)運(yùn)行也可孤島運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)2種運(yùn)行模態(tài)的平滑過(guò)渡和切換是其關(guān)鍵技術(shù)之一,其中鎖相環(huán)起到很重要的作用。微網(wǎng)主從控制結(jié)構(gòu)中,主逆變器在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)與電網(wǎng)電壓同步,孤島運(yùn)行時(shí)為從逆變器產(chǎn)生電壓參考。本文給出一種提取電網(wǎng)電壓正序分量的鎖相環(huán)模型,可確保微網(wǎng)運(yùn)行模式的平滑轉(zhuǎn)化,減少切換時(shí)的暫態(tài)影響,增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最終,基于TMS320F28335搭建一臺(tái)原理樣機(jī),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明文中給出的鎖相環(huán)模型的有效性和可行性。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/200886.htm關(guān)鍵詞:微網(wǎng),逆變器,鎖相環(huán),正序分量,運(yùn)行模式切換 智能電網(wǎng)
1.引言
微電網(wǎng)是將分布式電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控、保護(hù)裝置結(jié)合在一起,形成一個(gè)對(duì)公共電網(wǎng)來(lái)說(shuō)單一可控的單元,同時(shí)也向用戶提供能量。微網(wǎng)主要有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式。在微網(wǎng)的主從控制結(jié)構(gòu)中,并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),主逆變器需要鎖定電網(wǎng)相位,實(shí)現(xiàn)與公共電網(wǎng)的精確同步;孤島運(yùn)行時(shí),主逆變器需要為微網(wǎng)建壓,從而為從逆變器提供電壓和頻率參考。為避免動(dòng)態(tài)切換時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的環(huán)流,切換過(guò)程必須平穩(wěn)連續(xù)[1]。
鎖相環(huán)需要給微網(wǎng)系統(tǒng)提供相位信息,從而產(chǎn)生電流基準(zhǔn),所以其對(duì)微網(wǎng)模式的切換起到關(guān)鍵的作用。目前用于微網(wǎng)的鎖相環(huán)存在很多不足,文獻(xiàn)[2]將三相電壓經(jīng)過(guò)Clark變換得到其α,β分量,進(jìn)而得到其相角值,這種方法對(duì)輸入電壓諧波的抑制作用弱。文獻(xiàn)[3]對(duì)基于Park變換的鎖相環(huán)進(jìn)行分析,其可以通過(guò)調(diào)節(jié)鎖相環(huán)的帶寬,來(lái)獲得較強(qiáng)的諧波抑制能力;但當(dāng)三相電壓不平衡時(shí),鎖相角輸出存在不可消除的2次諧波,從而降低并網(wǎng)電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外,上述鎖相方法主要用于微網(wǎng)的并網(wǎng)階段,無(wú)法實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同模式的平滑切換。本文給出一種可提取電網(wǎng)電壓正序分量的鎖相方法[4],一方面解決了三相電壓不平衡的問(wèn)題;另一方面在孤島模式下可自振蕩產(chǎn)生固定頻率的信號(hào),并且可以在不同工作模式間進(jìn)行平滑的動(dòng)態(tài)切換[5]。
本文首先介紹微網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的工作原理;其次,對(duì)文中給出的鎖相環(huán)性能進(jìn)行分析,介紹孤島下鎖相環(huán)自振蕩原理,并給出相應(yīng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法;最終,基于F28335搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
2.微網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)工作原理
2.1微網(wǎng)逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
微網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括主逆變器拓?fù)?、控制電路、鎖相環(huán)及公共電網(wǎng)等部分。
逆變器與公共電網(wǎng)之間通過(guò)靜態(tài)開關(guān)S相連。微網(wǎng)不同的工作模式,對(duì)應(yīng)的控制方式不同:并網(wǎng)模式采取單電流環(huán)控制,靜態(tài)開關(guān)S閉合、控制開關(guān)DF斷開,此時(shí)鎖相環(huán)跟蹤電網(wǎng)相位,并產(chǎn)生電流基準(zhǔn);孤島模式采取電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略,靜態(tài)開關(guān)S打開、控制開關(guān)DF閉合,此時(shí)逆變器與電網(wǎng)斷開連接,鎖相環(huán)內(nèi)部自振蕩,產(chǎn)生幅值和頻率可控的電壓信號(hào),為系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐。
2.2鎖相環(huán)性能分析
鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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評(píng)論