不平衡工况下三相并网变流器的有源功率解耦方法研究

发布时间：2020-05-28 11:43

【摘要】：三相电压源PWM变流器作为分布式系统中电源和负荷之间的关键接口,被越来越广泛的应用。然而,在实际运行中存在着不同类型的电网扰动和故障,给变流器的正常运行带来了巨大的挑战。电网不平衡就是这种异常情况之一,其会导致交流侧产生负序电流和直流侧产生较大的二倍频电压/电流脉动,从而严重的降低了系统的性能。到目前为止,并没有任何一种控制策略能够在不平衡电网工况下同时实现平衡正弦的并网电流和恒定的直流电压/电流。为了解决上述问题,本文提出了三种三相有源功率解耦型拓扑,其在不平衡工况下仍具有高性能。本文的主要内容有:(1)针对三相电网电压不平衡造成的问题,提出了三个三相功率解耦型变流器拓扑:四桥臂改进型变流器、三相Buck型差分式变流器和三相分裂电容式变流器,对这三种拓扑进行电路分析及功率流动分析,计算出拓扑完成功率解耦时解耦电容电压的幅值和相位。然后,提出了功率解耦型拓扑在三相电网不平衡工况下的控制策略:包括分析不平衡电网下的SRF-PLL和DSOGI-PLL、给出含有共享桥臂的电路的控制策略和解耦电路的控制策略。最后,提供了仿真结果证明了功率解耦型拓扑及其控制策略的有效性:即可在不平衡工况下同时实现平衡正弦的交流并网电流和恒定的直流电压/电流。(2)对三个三相功率解耦型拓扑的交流等效电路进行分析研究并计算了其最低直流电压和交流电流应力表达式。同时,介绍了七种电网故障造成的三相不平衡电网电压向量图及其表达式。之后,详细计算了三个功率解耦型拓扑在各种故障造成的不平衡电网工况下最恶劣情况下的直流电压和交流电流应力。从额外增加的器件数、直流电压和并网电流性能、各种不平衡类型下的拓扑的直流电压和交流电流应力、控制系统的代码的计算时间等方面对三个拓扑进行综合比较。最后,从多方面比较了最优拓扑(三相Buck型差分式变流器)与传统变流器,并对三相Buck型差分式变流器拓扑的附加功能及实际应用场景进行讨论及分析。(3)使用dSPACE和功率解耦型变流器搭建了半实物仿真平台,仿真和实验结果验证了提出的拓扑及其控制策略的有效性,同时证明了正文的理论分析的正确性。
【图文】：

图１－３单相功率解耦型变流器概念图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ邋ｐｏｗｅｒ－ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ逡逑

图１－５带功率解耦电路的单相变流器逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ邋ｗｉｔｈ邋ａｃｔｉｖｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 杨晓峰;郑琼林;;基于MMC环流模型的通用环流抑制策略[J];中国电机工程学报;2012年18期

2 程启明;程尹曼;薛阳;胡晓青;王映斐;;三相电压源型PWM整流器控制方法的发展综述[J];电力系统保护与控制;2012年03期

3 廖勇;庄凯;姚骏;;电网电压不平衡时全功率风电并网变流器的控制策略[J];电网技术;2012年01期

4 罗悦华;伍小杰;王晶鑫;;三相PWM整流器及其控制策略的现状及展望[J];电气传动;2006年05期

相关博士学位论文 前1条

1 任春光;微电网不平衡工况下三相PWM变流器运行特性及控制技术[D];太原理工大学;2017年

相关硕士学位论文 前3条

1 曲昌琦;非理想电网下PWM整流器控制关键技术研究[D];北方工业大学;2015年

2 宁显斌;三相电网不平衡的PWM整流器研究[D];中南大学;2010年

3 黄泳均;电网不平衡下三相PWM整流器的控制策略研究[D];北京交通大学;2009年

，

本文编号：2685191