基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19128

发电技术 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 160-166.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19128

基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究

钱梦然(),李辉*(),刘新秀

上海电力大学自动化工程学院, 上海市杨浦区 200090

收稿日期:2019-08-26 出版日期:2020-04-30 发布日期:2020-04-23
通讯作者: 李辉
作者简介:钱梦然(1995),男,硕士研究生,研究方向为微电网控制, 409760647@qq.com
基金资助:
上海市国际科技合作项目(15220710500);上海市地方院校能力建设项目(15160500800);上海市科委重点项目(18DZ1203200)

Research on Three-phase Unbalance of Micro-grid Based on Active Disturbance Rejection Control

Mengran QIAN(),Hui LI*(),Xinxiu LIU

College of Automation Engineering, Shanghai University of Electric Power, Yangpu District, Shanghai 200090, China

Received:2019-08-26 Published:2020-04-30 Online:2020-04-23
Contact: Hui LI
Supported by:
Shanghai International Science & Technology Cooperation Program(15220710500);Shanghai Science and Technology Commission Local College Capacity Building Program(15160500800);Shanghai Science and Technology Commission Key Program(18DZ1203200)

摘要/Abstract

摘要：

当微电网中三相负载呈现不平衡状态时，会导致三相输出电压不平衡，若采用三相四桥臂逆变器，则可解决此问题。但在dq0旋转坐标系下，三相四桥臂逆变器输出电压和输出电流会相互耦合。同时若系统中出现负载不平衡工况，直接采用开环控制，因不平衡负载导致输出电压中含有二倍频扰动，所以负载端输出电压仍然处于不平衡状态。针对上述2个问题，建立了三相四桥臂逆变器对应的数学模型，推导被控对象开环传递函数，对三相不平衡问题进行了深入分析。同时根据系统模型信息，设计二阶自抗扰控制器，目的是对dq轴电压、电流进行解耦，同时可以减少测量原件的个数。并针对由不平衡负载产生的二倍频扰动引入比例谐振控制器，最后通过Matlab/Simulink仿真，验证了该解决方案的有效性。

关键词: 微电网, 三相四桥臂逆变器, 不平衡电压, dq轴解耦, 自抗扰控制器(ADRC), 比例谐振控制器

Abstract:

Under the condition of three-phase unbalanced load in micro-grid, three-phase four-leg inverter can solve the unbalanced three-phase output voltage because of unbalanced load. Nevertheless, in the dq0 synchronous reference frame, the output voltage and current of three-phase four-leg inverter are coupled with each other. If the load is unbalanced and the open-loop control is directly used in the dq0 synchronous reference frame, the output voltage is still unbalanced because of double frequency disturbance caused by unbalanced load. To solve these problems, this paper established the mathematical model of three-phase four-leg inverter, derived the open-loop transfer function of the controlled plant and deeply analyzed the mechanism of unbalanced output voltage of three-phase four-leg inverters. In addition, according to the system model information, a second-order active disturbance rejection controller (ADRC) controller was designed to decouple the voltage and current in dq axis, and it could reduce the number of originals measured. Proportional resonant controller was introduced to eliminate the disturbance caused by 100 Hz. Finally, the effectiveness of the solution was verified by Matlab/Simulink.

Key words: micro-grid, three-phase four-leg inverter, unbalanced voltage, dq axis decoupling, active disturbance rejection controller (ADRC), proportional resonant controller

中图分类号:

TM711

钱梦然,李辉,刘新秀. 基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究[J]. 发电技术, 2020, 41(2): 160-166.

Mengran QIAN,Hui LI,Xinxiu LIU. Research on Three-phase Unbalance of Micro-grid Based on Active Disturbance Rejection Control[J]. Power Generation Technology, 2020, 41(2): 160-166.

参考文献

1	Kukrer O , Komurcugil H , Doganalp A . A three-level hysteresis function approach to the sliding-mode control of single-phase UPS inverters[J] IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, 56 (9): 3477- 3486.
2	赵清林, 许方玲, 杨秋霞, 等. 基于LCL滤波器并网逆变器分裂电容控制研究[J]. 太阳能学报, 2016, 37 (4): 815- 822.
3	裴雪军, 刘明先, 康勇. 组合式三相逆变器并联控制技术研究[J]. 电力电子技术,, 2012, 46 (1): 99- 101.
4	周啸, 金新民, 唐芬. αβ0坐标系下带不平衡负载的三相四桥臂变流器控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2014, 34 (19): 3105- 3113.
5	谭翠兰, 陈启宏, 张立炎, 等. 三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制[J]. 电力系统自动化, 2018, 42 (18): 142- 154.
6	顾和荣, 王德玉, 沈虹, 等. 三相四桥臂逆变器控制技术研究[J]. 电力系统保护与控制, 2011, 39 (24): 41- 46.
7	王恒利, 付立军, 肖飞, 等. 三相逆变器不平衡负载条件下双环控制策略[J]. 电网技术, 2013, 37 (2): 398- 404.
8	赵云斌, 李鹏程, 尉怡青, 等. 不平衡畸变负荷无功功率理论分析与应用[J]. 电测与仪表, 2018, 55 (2): 1- 7.
9	陈杰, 赵冰, 陈新, 等. 不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制[J]. 电工技术学报, 2018, 33 (20): 4790- 4801.
10	李德文, 任旭虎, 吕正阳, 等. 电网畸变下基于改进DSSOGI-FLL同步信号提取方法[J]. 电测与仪表, 2018, 56 (10): 40- 46.
11	闫志强, 雷霞, 何建平, 等. 三相不平衡对配电变压器带负载能力的影响研究[J]. 电测与仪表, 2018, 55 (8): 51- 57.
12	韩京清. 从PID技术到"自抗扰控制"技术[J]. 控制工程, 2002, (3): 13- 18.
13	崔晓波, 刘久斌, 朱红霞, 等. 基于自抗扰Smith预估补偿方法的超临界机组再热汽温控制研究[J]. 发电技术, 2018, 39 (4): 367- 372.
14	曾进辉, 孙志峰, 雷敏, 等. 改进型PR控制器应用于双馈风力发电系统[J]. 电力电子技术, 2019, 53 (2): 87- 90.
15	玄兆燕, 马振宇, 景会成, 等. 基于改进重复控制与准比例谐振的电压型逆变器研究[J]. 电力电容器与无功补偿, 2018, 39 (6): 157- 162.

[1]	杨捷, 孙哲, 苏辛一, 鲁刚, 元博. 考虑振荡型功率的直流微电网储能系统无互联通信网络的多目标功率分配方法[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 341-352.
[2]	霍龙, 张誉宝, 陈欣. 人工智能在分布式储能技术中的应用[J]. 发电技术, 2022, 43(5): 707-717.
[3]	卢昕, 陈众励, 李辉. 基于自抗扰控制的直流微电网双向Buck-Boost变换器控制策略研究[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 193-200.
[4]	陆永耕, 李建刚, 黄禹铭, 李柏玉. 高渗透率分布式电源控制方法[J]. 发电技术, 2021, 42(1): 103-114.
[5]	赵海川, 芦彦东, 郑浩康, 邢作霞. 低压微网中小型直驱永磁风电机组低电压穿越技术研究[J]. 发电技术, 2020, 41(6): 659-666.
[6]	郭亦宗, 郭创新. 基于虚拟同步发电机的微电网并离网安全控制策略[J]. 发电技术, 2020, 41(6): 650-658.
[7]	孙黎霞,鞠平,白景涛,刘甜甜. 计及蓄电池寿命的冷热电联供型微电网多目标经济优化运行[J]. 发电技术, 2020, 41(1): 64-72.
[8]	朱辉,吕红芳,阳晓明. 基于多代理系统的微电网多目标优化调度[J]. 发电技术, 2019, 40(6): 527-534.
[9]	刘忠强,刘忠富. 基于本地检测法的微电网孤岛检测方法研究[J]. 发电技术, 2019, 40(2): 122-127.
[10]	丁婧,王欣,郑淑文,陈宇,孙仕奇. DG接入对微电网电流保护的影响[J]. 发电技术, 2019, 40(1): 22-27.
[11]	张国栋,刘凯. 能源互联网背景下的微电网能量管理分析[J]. 发电技术, 2019, 40(1): 17-21.
[12]	何力,吕红芳. 考虑经济性的多微电网优化调度研究[J]. 发电技术, 2018, 39(5): 397-404.

基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究

Research on Three-phase Unbalance of Micro-grid Based on Active Disturbance Rejection Control

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

参考文献

相关文章 12

编辑推荐

Metrics