基于改进PR控制器的新能源并网检测平台设计.pdf

第４３卷第１６期２０１５年８月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ０１．４３Ｎｏ．１６Ａｕｇ．１６，２０１５基于改进ＰＲ控制器的新能源并网检测平台设计赵爽，刘飞，孙建军，查晓明（武汉大学电气工程学院，湖北武汉４３００７２）摘要：提出一种新能源并网检测平台，用于并网逆变器的性能检测。该平台采用背靠背式ＰＷＭ变换器的电路拓扑结构，整流器采用基于ＬＣ滤波的三相整流器，逆变器采用三个Ｈ桥逆变器，分别发生三相电压。检测平台采用电压电流双环控制策略，能够模拟电网电压幅值跌落、三相不平衡、电压谐波及频率偏差等电能质量实际运行情况。为提高输出电压稳态精度，提出一种基波和谐波分开控制的改进的ＰＲ控制器，应用于逆变器的控制系统，通过极点配置的方式进行控制参数设计。实验验证了该方法的有效性和可行性。关键词：电压扰动；逆变器；谐波；谐振；控制ＰａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｏｆｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｎｅｗｅｎｅｒｇｙｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｚＨＡ０Ｓｈｕａｎｇ，ＬＩＵＦｅｉ，ＳＵＮＪｉａｎｊｕｎ，ＺＨＡＸｉａｏｍｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ａｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｂａｃｋｔｏｂａｃｋＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｓｉｔｓｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓｉｄｅａｄｏｐｔｓａｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅＬＣｒｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄｔｈｅｉｎｖｅ￣ｅｒ——ｓｉｄｅｔａｋｅｓｔｈｒｅｅｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅＨｂｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒｓｔｏｏｕｔｐｕｔｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎ—ｓｉｍｕｌａｔｅｖａｒｉｏｕｓｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓ，ｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｉｍｂａｌａｎｃｅ，ｖｏｌｔａｇｅｈａｒｍｏｎｉｃｓａｎｄ￣ｅｑｕｅｎｃｙｏｆ—ｆｓｅｔ，ｅｔｃ．Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄ．ＡｍｏｄｉｆｉｅｄＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｔｉｃａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｏｌｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｖｉａｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｔｔｒｂａｎｃｅ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ中图分类号：ＴＭ６１９文献标识码：Ａ——文章编号：１６７４３４１５（２０１５）１６．０１１８０８０引言以光伏为代表的新能源的大规模应用，促进了新能源市场的繁荣【ＪＪ。目前市面上存在着各种各样的并网逆变器，然而对应的性能检测装置却很少，买家在购买产品时，很难对产品性能进行准确的评估。并网逆变器通常工作在额定电压条件下，然而电网中可能因为发生故障而导致电能质量不达标。根—据国家电网公司企业标准Ｑ／ＧＤＷ６１７２０１１《光伏电站接入电网技术规定》，并网逆变器应能够在各种电网工况条件下按照要求动作。目前常见的电网工况，包括电压暂降、频率偏差、电压闪变、谐波等等Ｌ３４Ｊ，要对并网逆变器进行性能评估，就需要在实验室条件下复现各种电网工况。通常把能够按照要求调节输出电压，发生上述电网工况的设备称为电压扰动平台，其通常采用背靠背式变流器作为主电路结构，基本工作原理如图１所示。该扰动平台一侧接入三相交流电源，为扰动平台供电，另外一侧接入待测试的新能源接入设备。通过在逆变侧产生电压扰动，观察新能源接入设备在各种电压工况下的运行状态。可以为光伏逆变器、风能逆变器、燃料电池逆变器等提供性能检测。文献［５］中提出一种适用于１０ｋＶ电压等级的新型多功能电压扰动发生器的拓扑结构及其控制算法，采用Ｈ桥级联的拓扑结构，精度较高。对于背靠背式电路的电压扰动平台，由逆变器根据信号产生所需模拟的电网故障波形，因此其性能主要由逆变器决定。传统的电压电流双环ＰＩ控制具有算法简单和可靠性高的特点，因此被广泛应用于工业过程控制，赵爽，等基于改进ＰＲ控制器的新能源并网检测平台设计－１１９－整流装置逆变装置图１检测平台的工作原理Ｆｉｇ．１Ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ但常规的ＰＩ控制对正弦的参考电流却难以达到理想的控制效果ｌ。如果采用旋转坐标系下的ＰＩ控制，则控制复杂，而且在模拟电网谐波时，很难满足要求。文献ｆ７］中提出了一种新能源并网检测平台，其逆变侧采用了外环Ｐ、内环ＰＲ控制的双环控制策略，且没有给出控制参数设计方法。在实际测试中，文献【７］的控制策略存在如下问题：因为外环采用Ｐ控制器，输出电压会有一定静差，尤其是需要在发生基波＋谐波时，谐波精度往往不够Ｌ８Ｊ；同时因为内环响应速度较快，通常只需要采用比例控制器即可，采用ＰＲ控制器，会使控制系统设计更加复杂。文献［９］中提出一种采用ＰＩＲ控制环的电流谐波控制方法，其在电流环中并联谐振控制器的结构，以抑制电流谐波分量，应用在电流型逆变器中可以达到较好的控制效果【Ｊ。１。文献【１１］中利用比例复数积分控制器（ＰＣＩ）在给定频率处具有无穷大增益的特性，实现对信号的无静差控制，其性能在ＡＰＦ中得到了验证。文献［１２】中提到一种谐波控制方法，将信号通过旋转变换后输入ＰＩＲ控制器中，谐振控制器保证特定谐波的无静差控制，ＰＩ控制器则保证其他次谐波的控制，实验验证该种控制方式在电压型逆变器上性能较好。然而，ＰＩＲ控制器包含比例环节、积分环节和谐振环节，对直流叠加交流的信号有较高跟踪精度，然而在控制多种交流量叠加的情况时，需要采用旋转变换将基波变换为直流量。因此当基波频率偏移时，旋转变换后的基波不为直流量，积分控制对其控制精度不够，不适用于新能源检测平台中。文献［１３１中通过仿真和实验对比分析了低通和带通ＰＲ控制器的性能。针对上述问题，本文提出了一种适用于并网逆变器性能检测的电压扰动平台。该种电压扰动平台采用背靠背式变流器作为主电路结构，为减小运行时对电网的影响，整流侧采用带ＬＣ滤波器的三相半桥式整流器，其作用是为逆变侧提供稳定的直流电压，并且提供能量回馈通道；逆变侧为三个单相Ｈ桥逆变器，分别发生三相电压；逆变侧输出端通过一三相组式变压器与负载相连，变压器的作用在于避免逆变器桥臂间短路。对于该种拓扑结构，提出了外环使用改进ＰＲ控制，内环使用比例控制的双环控制策略。改进ＰＲ控制是在传统ＰＲ控制的基础上又增加了一个准谐振环节。传统ＰＲ控制器为比例环节和谐振环节组成，如图２所示。改进ＰＲ控制器有一个准谐振控制环节和一个谐振环节，可以同时对基波和谐波进行分开跟踪和补偿，在模拟基波＋谐波故障时，其输出精度较高。同时相比于传统ＰＲ控制，准谐振环节带宽较宽，在模拟基波频率偏移时，仍然能达到较高的稳态精度。最后采用极点配置的方式对改进控制系统参数进行了设计。实验验证了该方案的有效性。比例环节谐振环节图２传统ＰＲ控制器结构Ｆｉｇ．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ１主电路结构及数学模型１．１检测平台的主电路结构本平台采用的电路拓扑结构如图３所示，主功率回路包括如下结构：三相半桥式ＰＷＭ整流器、直流稳压电容Ｃｄ。、三相全桥式ＰＷＭ逆变器Ｈ１．Ｈ３、输出侧隔离变压器。Ｔ１Ｉ１３ｙｓ１ｌｃｌ１Ｔ４Ｔ６Ｔ２ｌ图３检测平台的主电路图Ｆｉｇ．３Ｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ为减小检测平台的交流侧对电网的影响，整流侧为一带ＬＣ滤波器的ＰＷＭ整流器，能有效减小运行时电网侧电流谐波，同时可以实现能量双向流动。检测平台的逆变侧需要根据指令信号发生电压一１２０．电力系统保护与控制暂降、负序电压、谐波等故障，因此采用三相全桥式ＰＷＭ逆变器，其三相补偿、控制相对独立，有利于对三相电压不平衡进行独立控制与补偿，能够更精确地复现三相不平衡故障ｌＪ。１．２三相ＰｗＭ整流器的数学模型三相电压型整流器主电路如图４所示。图４带ＬＣ滤波器的三相电压型整流器的电路拓扑Ｆｉｇ．４Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｗｉｔｈＬＣｆｉｌｔｅｒ图４中，为整流侧滤波器电感，Ｃｄ。为直流侧稳压电容，将整流器负载等效为一阻抗凰。由于ＬＣ滤波器的电容上流过电流比较小，因此可以简化为单电感来进行系统控制。根据基尔霍夫电压、电流定律，可得整流器基于开关函数描述的数学模型ｌ１为誓［芝］＝［萋］一［］一［蒌］ｃ訾一ｆＩ＿式中，Ｓ、Ｓｂ、Ｓ。为开关函数，其值为：ｓＦ１，第ｉ相桥臂上管导通；ｓＦＯ，第ｉ相桥臂下管导通；ｉ＝ａ、ｂ、Ｃ。１．３单相逆变器的数学模型三相逆变器每相为单相全桥结构，因此在建模时，可以单独对每相Ｈ桥逆变器分别建模。单相Ｈ桥逆变器的电路结构如图５所示。图５中，，为电感２中的等效寄生电阻，取图中电容电压ｚｆｃ２、电感电流ｉＬ２为状态变量，可得Ｌ１６Ｊ『］＝［一。－１／ｒ／（Ｌ２］Ｊ『ＬｉＬｃ２—２］Ｊ＋［２。一－１ｒ／／ｃＬ２］］『Ｌ１］（２）图５单相Ｈ桥逆变器的电路拓扑—Ｆｉｇ．５ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅＨｂｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒ式中，ｓ为开关函数（＝１代表桥臂中点输出正电压，ｓ＝０代表桥臂中点输出负电压）。２整流器的控制策略为提高整流侧的动态响应速度，本检测平台采用电压电流双环控制策略。其中电压外环控制主要为了稳定输出电压，使输出电压自动跟踪输入基准值。电流内环的作用是为了保证基波下功率因数的要求。整流器控制结构如图６所示［。戴由Ｕａ￣Ｕｓｑ图６整流侧控制系统Ｆｉｇ．６Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒ３逆变器的控制策略３．１控制策略检测平台的逆变侧需要模拟电压暂降、谐波、三相不平衡、闪变等电网工况。在模拟电压暂降时，要求逆变器的动态响应快，而在模拟电网谐波时，要求逆变器的稳态输出精度较高。针对这一情况，本文中提出一种针对单相电压型逆变器的控制方法，如图７所示。为提高逆变器的动态响应速度，采用电压电流双环控制的方式。内环控制对象为电感电流，由于内环的作用是提高系统动态响应速度，因此采用比例控制器。外环控制对象为输出端瞬时电压，为提高输出电压精度，采用改进的比例谐振控制器（ＰＲ），如图８所示。比例环节增加电压外环动态响应；准谐振控制环节保证系统输出基波的稳态精度，同时相比于谐振控制赵爽，等基于改进ＰＲ控制器的新能源并网检测平台设计．１２１．环，其带宽较宽，可以用参数。设定合适的带宽，以提高系统抗电网频率波动的能力，保证了检测平台在模拟电压频率偏差时，控制器仍然对指令信号有较高增益ｌ７］；谐振控制环节传递函数的谐振频率会随着指令而变化，保证逆变器在模拟电网中高次谐波时，对该次谐波信号有无穷大增益，实现无静差控制。征垴菱镯ＩＵＣ２Ｉ１Ｌ２图７单相Ｈ桥逆变器的控制系统Ｆｉｇ．７Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｉｎｖｅ￣ｅｒ图８改进的ＰＲ控制器结构Ｆｉｇ．８ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＩｍｐｒｏｖｅｄＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ３．２系统模型分析控制框图如图９所示。图９双环控制系统框图—Ｆｉｇ．９Ｓｙｓｔｅｍｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ图中，：为电压指令信号，当需要模拟电网谐波时，电压指令信号为ｕ￣￣＝Ａｓｉｎ（ＣＯｏｔ）＋Ｂｓｉｎ（ｃｏｔ）（３）式（３）中，ＣＯｏ和分别为电网电压基波频率和所需模拟的谐波频率。根据图９所示的系统框图，可以得到系统的传递函数为ｕ。：（）＝ＧｐＲ诵（ｓ）ＫｔｐＫ＋ＧＰｐｗＭ１・（）一一一—Ｌ一．厶（）Ｌ２ｃ。２＋【＿ＰＰｗＭ＋，ＪＣ２ｓ＋ＯＲ【）ＫＫｐｗＭ＋Ｉ（４）式中：。为内环比例控制器的比例系数；ＧＰ为ＰＲ控制器传递函数＋嵩＋２Ｋａ＠ｓ（５）分析式（５）可知准谐振控制器在基波频率０９。处∞的增益较大，在处增益较小；而谐振控制器在所需模拟的谐波频率０９处的增益趋于无穷大，在０９。∞处增益较小。将式（５）代入式（４）可知，在０９ｏ和处，“式（４）的第一项近似为，第二项趋于０，此时，有Ｕ，＝Ｕ，。因此相比于ＰＩ控制器，改进可以实ｃＰＲ现无静差控制【ｌ引，而谐振控制器和准谐振控制器的截止频率差异较大，不会出现互相干扰的情况。４逆变侧控制参数设计４．１内环参数设计本文采用极点配置的方法设置控制参数。由于谐振控制器主要控制谐波的发生，准谐振控制器控制基波，通常所发出的谐波次数较高，准谐振控制器对其增益较小，因此，设计时可以主要考虑准谐振控制器对系统性能的影响。如果直接进行极点配置，则系统传递函数阶数较高，不利于设计，因此本文中首先设计内环比例控制器，再综合设计外环控制参数。由图９所示，考虑到内环采样延时和变换器延时，并忽略掉电感寄生电阻，可以将内环描述为图１０所示。图１０内环控制框图Ｆｉｇ．１０Ｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒ－ｌｏｏｐ其中，为ＩＧＢＴ的开关期，取内环采样期为一个开关周期，变换器延时为０．５个开关周期。因此，开环传递函数为—Ｇ０ｊ（ｋｉｐ１赤（６）将式（３）中的两个惯性环节分母合并，由于较小，其Ｓ２项的系数较小，可以忽略，因此，内环开环传递函数为∽Ｑｉ＝志ＳＳ／１１（７）＋．）一、其中，＝ｋｉｐｇｐｗＭ（８）１．５￡按照典型Ｉ型系统的设计方法，取＝ｏ．７０７，则有Ｌ一三三一一囫一电力系统保护与控制本文中，取Ｏ．５ｍＨ，开关频率取１５ｋＨｚ，ｗＭ＝３７５，则有ｐ＝０．００６６７，已知，将其代入系统的闭环传递函数，由于分母的Ｓ项系数较小，可以将其忽略掉，可将电流内环的闭环传递函数简化为一惯性环节，即，、１Ｇｏｉ【）（１０）４．２准谐振控制器参数设计将内环简化后，考虑到外环的采样延时，系统框图可以简化为图１１所示。图１１外环控制框图Ｆｉｇ．１１Ｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒ－ｌｏｏｐ图中，为外环采样延时，通常取３～１０个开关周期，本文中取Ｔｕ＝７，将外环采样延时环节和内环传递函数合并，忽略其分母中的Ｓ项，可以简化为图１２所示。图１２简化后的外环控制框图Ｆｉｇ．１２Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｏｆｏｕｔｅｒ－ｌｏｏｐ其中，＝Ｖｕ＋３，将６ｒＰＲ（）＝＋２Ｋｒｚ丽￣Ｓ代入其中，并将系统闭环传递函数简化以后，其特征方程可以写成式（１１）形式。Ｄｌ（Ｓ）＝Ａ０ｓ＋４＋＋＋Ａｎ（１１）其中各项系数分别为Ａｏ＝Ｃ２４＝２ｃｏＴ￣Ｃ２＋Ｃ２＝（１００￣）＋２Ｃ２＋ｋｏｐｆ１２１＝（１ＯＯｎ）Ｃ２＋２ｃｏ￣（ｋｏ。＋ｋｒ２）Ａ４＝（１００ｎ）ｋｏ其中，。比较小，可以将其忽略掉，其余项可以极点配置的方式设计。系统的动态响应性能，稳定性主要由闭环极点在ｓ平面的分布位置决定，对于一个高阶系统，其动态特性主要由闭环主导极点决定。如果能够根据系统所要求的动态性能指标确定闭环系统主导极点在ｓ域的期望位置，即．＝一＂－ｊＯ￣ｒ，／１－－，其中，、分别为期望的阻尼比和自然振荡频率，那么闭环非主导极点可以选取远离主导极点的位置，即Ｓ＝一，其中ｍ为正常数，其取值越大，则闭环系统越接近二阶系统，其动态性能越由主导极点决］。由此得到满足动态性能指标的期望闭环系统特征方程为ｓＳ…（１３）３＋Ｂ十ＢＳ＋Ｂ１‘、其中，各项系数分别为Ｂ１＝［２＋ｍ］（ｒＯａｒＢ２＝＋２（１４）＝比较上面两式，即可得到ＰＲ控制器各参数的计算公式。ｆ＝Ｂ１Ａ１｛４（１５）ＩＡ４＝Ｂ３４开关频率ｆｓ＝１５ｋＨｚ，根据截止频率和电感最大电流脉动设计ＬＣ低通滤波器参数，计算得：滤波电感Ｌ＝０．５ｍＨ，滤波电容Ｇ＝２０。取：０．７，ｃ－ｏｒ＝１０００，ｍ＝１２．５，ｗＭ＝３７５时，求得准谐振环节各控制参数为：。＝０．２，＝１５，Ｋｒ２＝９９５。４．３谐振控制器分析谐振控制器的作用是保证逆变器在输出高次谐波时的电压精度，而通常谐波较小，对整个系统影响不大，所以可以单独对其进行参数设计。根据前面的计算可知，可以将系统等效成如图１１所示的结构。将（）：＋磐代入其中，经简化后，Ｓ十％可以写出系统的闭环传递函数特征方程为Ｄ（）＝Ｃｏｓ＋Ｃｌ＋Ｃ＋ｃ＋ｃ４（１６）其中各项系数分别为Ｃｏ：ｒＣＣ１：Ｃｃ＝ｃｏ．ｃ＋ｐ（１７１Ｃ３＝Ｃ＋２ｋｒ１ｃ４＝。由于较小，此时依然可以忽略掉Ｓ项。其中ｐ、已知，可以看出，如果按照同样方法配置极点，此时只有ｋｒ一个未知数，却对应３个方程。文献［１９］中提到，阻尼比与自然频率即Ｃｑｒ之间存在一一对应关系且变化趋势相反。因此本文中赵爽，等基于改进ＰＲ控制器的新能源并网检测平台设计．１２３．给定合适的阻尼比，选择自然频率和倍数ｍ值作为变量。则现在有三个未知数，即、和ｍ，对应三个方程在模拟电网谐波时，给出调制信号分别为２２０Ｖ基波叠加２次、ｌ３次、１６次谐波，通过ＥｌｓｐｅｃＧ４５００电能质量分析仪分析实验结果。为了验证改进ＰＲ控制器效果，先采用传统ＰＲ０８）控制器做对比试验，其输出结果如表２所示。表２传统ＰＲ控制器的实验结果Ｔａｂｌｅ２ＲｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ以逆变器发２５次谐波为例，即＝２５ｏ０兀，将Ｋｏｐ＝０．２，Ｌ＝０．５ｍＨ，Ｃ：２０ｍＦ，＝０．７，ｗＭ＝３７５代入式（１６）后，求得各参数为：Ｋｒｌ＝３６６２，＝１８７５，ｍ＝１８。５实验验证为了验证本文中所提出的新能源并网检测平台的有效性，研制了如图１３所示的试验样机。图１３试验样机Ｆｉｇ．１３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅ样机的调制波由内部芯片调用函数发生，采用ＡＲＭ作为控制核心，ＦＰＧＡ进行底层控制，其基本参数如表１所示。表１实验的电气与控制参数Ｔａｂｌｅ１Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ参数取值容量输入线电压直流侧电压输出线电压工ｌＣｌｃｄ￡２Ｃ２ＩＧＢＴ型号开关频率内环比例ｋｉ。外环比例系数。谐振环节增益・准谐振环节增益准谐振自然频率Ⅵｌ００ｋ～３８０Ｖ７５０Ｖ３８０Ｖ０．５ｍＨ２０ｕＦ０．１２Ｆ０．５ｍＨ２ＯｕＦＦＺ３００Ｒ１２ＫＥ３Ｇｌ２１（Ｈｚ０．００６６７０．２３６００１０００ｌ５当采用改进ＰＲ控制器时，其逆变侧输出电压如表３所示。表３改进ＰＲ控制器的实验结果Ｔａｂｌｅ３ＲｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ采用改进ＰＲ控制器时，输出波形如图１４所示，图ｌ４为基波叠加了谐波的实验波形。（ｂ）基波＋１３次１８Ｖ谐波（ｃ１基波＋２５次１６Ｖ谐波（ｄ）基波＋组合谐波图１４实验结果Ｆｉｇ．１４Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ图１４（ａ）中叠加了幅值为２０Ｖ的五次谐波，图１４（ｂ）中叠加了幅值为２０Ｖ的１９次谐波。根据表２和表３结果可知，采用传统ＰＲ控制器时，在发生高次谐波时，输出结果不够精确，误ＧＧＧ西ｆＪ『Ｊ＝●●●●●●●●●，、ｌ．１２４．电力系统保护与控制差较大，而改进ＰＲ控制器能有效解决这一问题。因此，本文中所设计的检测平台，能够精确产生所需的电网谐波，为新能源并网设备提供性能检测。６结论本文中提出了一种适用于并网逆变器性能检测的电压扰动平台。该种电压扰动平台采用背靠背式变流器作为主电路结构。为提高其输出谐波时的稳态精度，针对检测平台的逆变器，提出了一种改进的ＰＲ控制器，该种ＰＲ控制器为一个比例控制器、谐振控制器、准谐振控制器并联，对基波和谐波进行分开跟踪和补偿，给出一种极点配置的方式计算其控制参数。实验证明该检测平台在模拟电网谐波故障时精度较高，能够对并网逆变器提供性能检测。参考文献［１］ＬＩＹｏｎｇ，ＳＯＮＧＪｉａｎ，ＹＡＮＧＪｉｅ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓｍｅｍｂｒａｎｅｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇｙａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０１２，５７（３２）：４１５４－４１５８．［２］裴喜平，郝晓弘．基于对称分量估计的电压暂降特征量实时检测方法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１１、：８２－９２．ＰＥＩＸｉｐｉｎｇ，ＨＡＯＸｉａｏｈｏｎｇ．Ａｒｅａｌ・ｔｉｍｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓａｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂａｓｅｄｏｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１１）：８２－９２．［３］朱桂萍，王树民．电能质量控制技术综述［Ｊ］．电力系统自动化，２００２，２６（１９）：２８．３１．ＺＨＵＧｕｉｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｕｍｉｎ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００２，２６（１９）：２８３１．［４］易桂平，胡仁杰．分布式电源接入电网的电能质量问—题研究综述［Ｊ］．电网与清洁能源，２０１４，３０（６）：３８４５．ＹＩＧｕｉｐｉｎｇ，ＨＵＲｅＮｉｅ．Ｓｕｒｖｅｙｏｎｔｈｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｑｕｅｓｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｎｔｆｒｏｍｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｇｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＣｌｅａｎ—Ｅｎｅｒｇｙ，２０１４，３０（６）：３８４５．［５］赵波，郭剑波，周飞，等．新型多功能１０ｋＶ电压扰动发生器的设计［Ｊ］．电网技术，２０１０，３４（７）：７５－７９．ＺＨＡＯＢｏ，ＧＵＯＪｉａｎｂｏ，ＺＨＯＵＦｅｉ，ｅｔａ１．Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｏｖｅｌｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ１０ｋＶｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（７）：７５．７９．［６］赵清林，郭小强，邬伟扬．单相逆变器并网控制技术研究【Ｊ】＿中国电机工程学报，２００７，２４（１６）：６０．６４．ＺＨＡＯＱｉｎｇｌｉｎ，ＧＵＯＸｉａｏｑｉａｎｇ，ＷＵＷｅｉｙａｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｓｉｎｇｌｅ・－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ－－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００７，２４（１６）：６０－６４．［７］丁凯，赵爽，夏勇军．一种基于新能源接入的电压扰动检测平台研究【Ｊ］．电力电子技术，２０１３，４７（１０）：４６．４８．ＤＩＮＧＫａｉ，ＺＨＡＯＳｈｕａｎｇ，ＸＩＡＹｏｎｇｊｕｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｏｆｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｎｅｗｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｒｇｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１３，４７（１０）：—４６４８．［８］王弋飞，朱静，李侠．基于ＰＩＳＤ重复控制的并网逆变器—复合控制方案研究［Ｊ］．高压电器，２０１５，５１（７）：８７９１．ＷＡＮＧＹｉｆｅｉ，ＺＨＵＪｉｎｇ，ＬＩＸｉａ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎＰＩａｎｄｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ［Ｊ］．Ｈｉ曲ＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ，２０１５，５１（７）：８７－９１．［９］龚文明，孟岩峰，胡书举，等．一种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