电压控制型并网逆变器并网电流质量的改善

发布时间：2017-12-26 13:23

本文关键词：电压控制型并网逆变器并网电流质量的改善　出处：《南京航空航天大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：基于可再生能源的分布式并网发电是缓解能源危机和环境污染的重要方法之一,近年来越来越得到重视。并网逆变器是分布式发电系统与电网之间常用的接口装置,用来将直流电能转化为高质量的交流电能并馈入电网。本文针对采用数字控制的电压控制型并网逆变器,研究开关管驱动死区时间对并网电流谐波的影响,并提出改善并网电流质量的方法。本文首先分析开关管驱动信号的死区时间对逆变器输出电压以及并网电流质量的影响,这就是逆变器的死区效应。分析结果表明,死区效应会在逆变器的输出电压中引入低频奇数次谐波,这些谐波很难被输出滤波器滤除。而电网阻抗在低频处较小,因而输出电压中较小的低频谐波也会造成并网电流严重畸变。引入输出电压闭环控制可以有效抑制死区效应所导致的低频电压和电流谐波。本文针对采用数字控制的电压控制型逆变器,分析数字控制延时对系统环路增益的影响。为了阻尼LC滤波器的谐振尖峰,本文引入电容电流反馈有源阻尼。为了提高系统低频谐波频率处环路增益,本文采用由积分和PI环节组成的II型调节器作为逆变器的输出电压调节器。在此基础上,提出了一种电压调节器参数和电容电流反馈系数的设计方法,该方法是根据并网模式对并网电流谐波抑制和稳定裕度的要求,以及独立模式稳态误差和稳定裕度要求,推导得到电压调节器参数和电容电流反馈系数的可选区域,从该可选区域中可以选择合适的控制参数。该设计方法简单直接,能够避免反复试凑过程。为了进一步改善并网电流的波形质量,本文提出在逆变器的输出阻抗中引入虚拟串联阻抗来提高逆变器的输出阻抗幅值,从而减小死区效应引起的并网电流畸变。本文给出虚拟串联阻抗的选择依据,指出虚拟串联阻抗需在低频谐波频率处具有较高的模值以抑制并网电流中谐波,而在高频段模值需快速减小以保证系统动态性能。根据并网电流的波形质量要求,本文给出了虚拟串联阻抗设计方法。最后,在实验室完成了一台6 kVA单相电压控制型逆变器的原理样机,对本文所提出的闭环参数设计方法和基于虚拟串联阻抗的并网电流波形质量改善方法进行了实验验证。实验结果验证了本文理论分析的正确性和参数设计方法的有效性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464

【参考文献】