T型三电平逆变器并联系统控制策略研究

发布时间：2018-03-30 11:57

本文选题：T型三电平逆变器　切入点：并联系统　出处：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着化石能源的逐渐消耗和环境污染的日益加重,世界各国都面临着愈加严峻的能源和环境压力。诸如太阳能、风能等可再生能源是解决环境污染和能源危机的重要途径,大力发展绿色清洁的新能源成为解决发展和能源环境之间矛盾的关键性突破口和必由之路。逆变器作为能量转换的接口,在新能源发电中扮演着十分关键的角色,其中,三电平逆变器因其波形质量好、开关应力小得到了广泛的应用。单台逆变器的容量有限,通过将逆变器进行并联可以有效地提高系统的功率等级,同时并联系统还具有可靠性高,配置灵活等优点,因此得到了广泛的关注和研究。然而当逆变器并联时,会产生零序环流,零序环流使输出电流畸变,降低系统效率,甚至危害系统的安全,因此需要加以抑制。本文以T型三电平逆变器为研究对象,对三电平逆变器并联系统的环流抑制问题进行了研究,分析了零序环流产生的机理,建立了其数学模型,并提出了相应的控制策略。本文从以下几个方面进行课题研究和系统设计:1、分析了 T型三电平逆变器的工作原理,建立了不同坐标系下的数学模型;研究了空间矢量调制策略及其载波实现方式;设计了电流闭环控制系统,为了便于控制参数的整定,对控制器进行了归一化处理,并在此基础上增加了电流前馈解耦和电网电压前馈。2、在考虑滤波器参数不同和中点电位不平衡的情况下,分别对两台逆变器并联系统和多台逆变器并联系统进行了分析,建立了其数学模型;分析了中点电位不平衡对零序环流的影响,引出了更为合理的三电平并联拓扑结构;对于多台逆变器并联系统,还分析了各台逆变器零序环流之间的耦合关系。3、针对两台逆变器并联系统零序环流抑制问题,首先提出了基于预测控制的零序环流抑制方法,将其应用于两电平并联系统,并通过实验验证了该方法的有效性。针对三电平并联系统,分别提出了基于最优控制和PI+前馈控制的零序环流抑制策略。最优控制环流抑制策略通过建立目标函数求得最优的调整量,并将其加入到调制波中,PI+前馈环流抑制策略则是通过引入前馈来消除环流的三次谐波分量和环流跳变。4、多台逆变器并联系统更具实用价值,针对多台逆变器并联系统零序环流抑制问题,本文提出了两种控制策略。首先将两台逆变器并联系统中的最优控制方法扩展到了多台并联系统。然后针对各台逆变器环流的耦合问题,对逆变器环流进行了状态重组,并在此基础上应用了 PI+前馈的策略来抑制系统环流。对于系统运行过程中可能存在的某台逆变器启动和停机问题,本文也提出了有效的启停策略,保证在切换过程中,不会出现零序环流的冲击。5、搭建了基于dSPACE的逆变器并联系统实验平台并进行了实验验证。首先对系统的软件架构和硬件电路进行了介绍和分析,然后通过实验验证了本文所提算法的有效性。
[Abstract]:This paper analyzes the principle of zero - sequence circulation in parallel system of three - level inverter , analyzes the principle of zero - sequence circulation , and puts forward a mathematical model for the parallel system of three - level inverter . In this paper , two control strategies are proposed for the suppression of zero - order loop in parallel systems of multiple inverters . First , the optimal control method in the parallel systems of two inverters is extended to multiple parallel systems .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM464

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