蓄電池并網(wǎng)放電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、蓄電池放電試驗(yàn)是檢測(cè)蓄電池容量、處理極板活性物質(zhì)凝結(jié)以及防止蓄電池早期失效的一種必要手段，目前主要的放電方法有：電阻耗能式放電和并網(wǎng)放電。由于并網(wǎng)放電方式既能實(shí)現(xiàn)蓄電池的恒流放電，又能將釋放出的電能“無(wú)污染”地回饋電網(wǎng)，因此得到了廣泛應(yīng)用。并網(wǎng)逆變器作為蓄電池并網(wǎng)放電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口，其控制性能直接影響放電系統(tǒng)輸出的電能質(zhì)量。為此本文以兩級(jí)式三相并網(wǎng)放電系統(tǒng)的后級(jí)并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，對(duì)其電流控制技術(shù)進(jìn)行了從理論到實(shí)踐、從仿真到實(shí)驗(yàn)的全

2、面、系統(tǒng)深入的研究。
　　數(shù)字控制以其諸多優(yōu)點(diǎn)正逐步取代模擬控制，然而模擬控制方法在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)時(shí)的控制效果卻不如模擬控制，限制了并網(wǎng)逆變器控制性能的提高。為此，在建立三相電壓型并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，定量分析采樣環(huán)節(jié)、零階保持環(huán)節(jié)和滯后一拍控制的依次加入對(duì)電流環(huán)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的影響。結(jié)果表明采樣環(huán)節(jié)不影響電流環(huán)的穩(wěn)定性；加入零階保持環(huán)節(jié)使電流環(huán)產(chǎn)生相位滯后，導(dǎo)致電流環(huán)穩(wěn)定性明顯降低；加入滯后一拍控制雖能解決控制延時(shí)帶來(lái)的逆變

3、器最大占空比受限問(wèn)題，卻導(dǎo)致電流環(huán)特征方程階數(shù)升高，加深了電流環(huán)的相位滯后，使其穩(wěn)定性大幅降低。在相同控制參數(shù)情況下，只加入采樣環(huán)節(jié)時(shí)電流環(huán)的動(dòng)態(tài)性能最好，隨著零階保持環(huán)節(jié)和滯后一拍控制的加入，電流環(huán)階躍響應(yīng)的超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間都增大，致使其動(dòng)態(tài)性能變差。
　　預(yù)測(cè)電流控制因其具有超前一拍控制特性，可用于消除離散化過(guò)程中控制延時(shí)造成的不利影響，但這種方法是一種基于被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的控制算法，對(duì)并網(wǎng)逆變器電感參數(shù)失配比較敏感。當(dāng)傳

4、統(tǒng)預(yù)測(cè)電流控制算法的電流誤差控制目標(biāo)不同時(shí)，利用勞斯穩(wěn)定判據(jù)確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中電感參數(shù)失配度與線性預(yù)測(cè)系數(shù)之間的關(guān)系，揭示傳統(tǒng)預(yù)測(cè)電流控制算法對(duì)電感參數(shù)失配比較敏感的原因。通過(guò)對(duì)電流誤差控制目標(biāo)的修改和對(duì)逆變器理想輸出電壓的線性預(yù)測(cè)，提出一種改進(jìn)型預(yù)測(cè)電流控制算法，即使在電感參數(shù)發(fā)生較大變化時(shí)，仍能保持系統(tǒng)穩(wěn)定，使輸出電流跟隨給定。通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)所提算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　為了減小死區(qū)效應(yīng)造成的不利影響，需要對(duì)死區(qū)效應(yīng)

5、進(jìn)行有效補(bǔ)償。在分析逆變器死區(qū)效應(yīng)及其對(duì)輸出電壓影響的基礎(chǔ)上，提出一種基于擾動(dòng)觀測(cè)器（Disturbance Observer，DOB）的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法。該方法無(wú)需檢測(cè)電流極性，把擾動(dòng)觀測(cè)器嵌入到兩相同步旋轉(zhuǎn)（dq）坐標(biāo)系下的電流環(huán)中，將死區(qū)時(shí)間、開(kāi)關(guān)管通斷時(shí)間和通態(tài)壓降等因素引起的死區(qū)電壓誤差視為系統(tǒng)擾動(dòng)，利用擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行在線估算，然后將估算值作為補(bǔ)償信號(hào)反饋到輸入端進(jìn)行電壓誤差補(bǔ)償。這種方法能夠有效降低輸出電流的低次諧波含量

6、和總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion，THD），且對(duì)各種擾動(dòng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，明顯改善了并網(wǎng)電流質(zhì)量。同時(shí)，該方法可利用DSP實(shí)現(xiàn)在線補(bǔ)償，增強(qiáng)了該方法的工程實(shí)用性和可靠性。
　　針對(duì)三相電壓型并網(wǎng)逆變器dq坐標(biāo)系下存在電流耦合問(wèn)題，提出一種基于擾動(dòng)觀測(cè)器的偏差解耦控制（Deviation Decoupling Control，DDC）方法。將系統(tǒng)參數(shù)變化和電流耦合引起的電壓誤差視為系統(tǒng)擾動(dòng)，利用擾動(dòng)觀測(cè)