分布式发电技术课程论文(3)

配电网光伏阵列DC/DC模块复用逆变器C1LbDC2+?LC滤波ekek??并网开关?-VinVoutiLkC32非线性负载ISUdc*IPPWMPI-++ikf*PLLMPPT*ik??ipC+--iL?iL?Cpq有功指令*+iLkhipLPFLPFip谐波检测模块?iq+iqiq

图2.2 有滤波功能的光伏发电系统原理图

为使得复用逆变器既能发出有功又能补偿因非线性负载引起的谐波，复用逆变器的控制指令分为两个部分，一是控制逆变器发出有功指令，来源于光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)环节，二是谐波检测补偿指令，来源于对公共连接点电

*iLkh(k?a,b,c)为流的检测。图2.2中iLk(k?a,b,c)为检测的公共连接点线路电流，

IP为经过MPPT环节得到的有功指令，经过ip-iq谐波检测环节得出的线路谐波，

ik(k?a,b,c)为补偿谐波指令和有功指令的合成控制指令，ik***与复用逆变器出口

*反馈电流信号ikf(k?a,b,c)做差后进入PI调节器得到无误差的静态信号作为

PWM的控制指令，经驱动电路控制逆变器输出期望电流。 4基于ip-iq法的谐波检测

理论易于DSP实现，本文采用此种理论检测微网内部无功电流和谐波电流，对复用逆变器接入点后的负荷电流iLa，iLb，iLc进行三相至两相的坐标变换，将其变换到???坐标系中再合成为ip,iq：

???ip??ip+ip? (2.18) ??=????iq????iq+iq??在三相电网电压对称无畸变的情况下，ip对应于基波正序有功电流，iq对应于基波正序无功电流，ip和iq则对应于负序和谐波电流。对ip、iq中不同的电流

~~分量进行反变换，且由于C?1?C，可得???坐标系下的负序和谐波电流：

~?ip??i?h????C ?~? (2.19)

??i?h??iq??? sinw1t ? cosw1t?C?????cosw1t ?sinw1t? (2.20)

再通过?流分量：

??两相坐标到a-b-c三相坐标的变换，即可得到对应的三相电网电

*?iLah??*??iLbh???i*??Lch?? 1 0????i?h?2/3??1/2 3/2??? (2.21)

i????h???1/2 ?3/2?5仿真研究与工程应用

利用PSIM建立仿真模型，使用统一控制方法，仿真参数为：三相380V、50Hz交流电源，10?电阻和50mH电感串联的三相整流桥阻感负载作为负载，线路阻抗为0.01?、0.01mH，复用逆变器输出滤波电感为2mH，开关频率为10kHz，直流侧蓄电池使用200V直流源代替，经升压模块后直流侧电压稳定在1000V，取公共连接点电流为观测点，PI控制器取值为10 和0.01。

图2.7示出采用统一控制方法的光伏发电系统所连接的配网A相电网电压Va和电网电流IS1仿真波形，在0.02秒前进行相控整流时，电网电流波形严重畸变，在0.02秒和0.04秒之间，仅将光伏发电系统用作APF后，电网电流变为正弦，电网电流与电网的电压依然同向；在0.04秒后，使光伏发电系统发出20kW的有功和0kVar的无功，可见电流峰值减小且与电网电压反向，说明光伏发电系统承担了部分有功负荷并且多余的有功功率开始馈送电网。

图2.7 系统仿真波形对比

为验证功率控制器的效能，选用中电四十八所生产的的CS48-TD170型单晶硅太阳能电池组件，170Wp，35.5Vmp组建小型光伏发电系统，光伏组件6串2并，最大输出功率2KW，选用三菱50ACSTBT大功率IPM模块作为复用逆变器，输出滤波器设计参考文献[14-15]，前端DC/DC变换器使用输入电容1000uF/450V，boost电感2mH，开关管使用IMBH25D-12，二极管型号为IXYS DESI10-60A，使用1片DSP28335VM和1片DSP2812作为控制器芯片，浮点DSP28335完成采样、计算、MPPT控制算法、保护处理、通信等，DSP2812只用来产生PWM波，两片DSP通过双口RAM进行数据交换，DSP控制系统框图如图2.8所示，系统接三相整流桥阻感负载。

图2.9(a)显示了未投入统一控制的光伏发电系统公共连接点电流时域和频域波形，谐波畸变率为11.8%，内部含5、7次谐波较高。图2.9(b)显示了投入有滤波功能的光伏发电系统后公共连接点电流时域和频域波形，谐波畸变率降为7.3%，5、7次谐波已经被抵消大部。因为，光伏发电系统承担了部分负荷，故电流值较之前减小，波形显示系统同时实现了光伏发电与APF的双重效果。

配电网ZS非线性负载uaubuc过零检测iLaiLbiLcLif

A/D 采样TMS28335DSP控制系统人机接口及液晶显示TMS2812PWMMPPT光伏阵列图2.8 控制板原理图

（a）未进行功率控制工况

（b）进行功率控制工况 图2.9 系统投运前后实验波形对比

使用PSCAD进行仿真计算，建立含配电网、风力发电机、微型燃气轮机、燃料电池、光伏发电、蓄电池组以及DSTATCOM的仿真模型如图2.10所示，其中微型燃气轮机和燃料电池采用下垂控制，光伏发电和蓄电池组以及风力发电采用恒功率的PQ控制，其中燃料电池、蓄电池组和光伏发电系统均采用相同的逆变电路模拟，直流侧用直流电压源替代，负载采用恒功率模型，具体仿真初始设定参数如表1、表2、表3所示。

表2.1 负载仿真参数

负载编号 负载1 负载2 负载3 负载4

有功功率(kW)

300 300 200 0

无功功率(kvar)

0 200 100 -10

类型 恒阻抗 恒阻抗 恒阻抗 电容

表2.2 微网仿真参数

微源 WT

类型 风力发电机

有功功率(kW)

10

无功功率(kvar)

-10

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