并联逆变器基波及谐波均流策略研究

发布时间：2020-05-08 09:07

【摘要】：微电网可以实现各分布式电源(Distributed Generation,DG)高可靠性的工作,不仅可以解决数目庞大,类型多样的DG并入电网问题,又可以促进大量微电源的接入,实现对负荷高可靠性地供能。其既能够并网工作也可以运行在孤岛模式。当微电网进入孤岛运行模式时,本地负载功率需由各并联逆变器均匀分配。因DG的地理位置受限,连接至公共交流母线的馈线阻抗不匹配,同时本地负载中含有大量的非线性负载,当采用传统下垂控制时,并联逆变器间会产生较大的基波环流和谐波环流,严重时将影响系统的稳定运行。此时,如何有效地抑制环流,均衡各逆变单元间的功率分配,使得并联逆变器可靠运行是微电网运行控制中的重要问题,也是本文的研究重点。本文以低压微电网中的组合式三相逆变器并联系统作为研究对象,首先建立了该逆变器数学模型,简要分析了并联逆变器的控制策略,并分别从带非线性负载运行的并联逆变器在基波域和谐波域的等效模型入手,深入分析了并联逆变器间的基波环流及谐波环流产生原因,得出微电网中各并联逆变器连接至公共交流母线的馈线阻抗与其额定容量失配是导致系统产生环流的主要原因。若在全频域加入虚拟阻抗,随着虚拟阻抗的增大,基波环流和谐波环流越来越小,但是公共交流母线电压幅值会不断降低,电压质量变差。基于此,本文分别在基波域和谐波域设计了不同的功率均分策略:在基频处采用基于积分环节的改进下垂控制器,通过引入的积分环节来解除馈线阻抗与有功功率的制衡关系,使得逆变器输出有功功率的分配不受馈线阻抗差异的影响,从而实现按容量比分配基波有功功率;在谐波域引入了自适应虚拟谐波阻抗控制器,重塑系统在谐波域的等效阻抗以匹配馈线阻抗,动态调整谐波电流分配来有效地抑制谐波环流;基波域和谐波域各自产生的参考电压叠加后经电压电流双环获得调制信号驱动逆变器的运转,最终可以实现并联逆变器的基波功率和谐波功率均分,也保证了公共交流母线电压的质量。为了验证文中所设计控制系统的有效性,在PSIM仿真平台中建立了2台组合式三相逆变器并联系统仿真模型,并搭建了基于STM32F407ZG为控制芯片的2台组合式三相逆变器并联系统实验平台,对本文中提出的控制方法进行了仿真和实验验证,结果证明了本文设计的基波及谐波功率均分策略的有效性和可行性。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

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本文编号：2654447