家庭电能路由器中PWM变流模块的研究与设计

发布时间：2020-07-30 05:54

【摘要】：电能路由器融合了信息流和能量流,可以智能地控制新能源发电设备和分布式储能设备的接入和退出,对电网能量流动进行统筹规划和控制。随着越来越多的家用小型新能源发电设备、储能设备和电动汽车接入电网,电能路由器在电网中的作用日益突出。本文研究并设计用于家庭电能路由器中的PWM变流模块。首先分析单相PWM整流器拓扑结构、控制策略以及单相锁相环技术,并根据应用背景选择合适的拓扑结构。推导出单相PWM整流器电流环模型和电压环模型。在此基础上针对瞬态电流PI控制策略中PI参数取值范围的研究空缺,根据电流环离散系统的稳定性推导出PI控制器参数的可取范围和电流环带宽范围,并根据参数范围设计出瞬态电流PI控制器。针对瞬态电流控制策略存在稳态误差的问题,提出了一种瞬态电流PI控制和自适应前馈控制共同控制策略。该策略在瞬态电流PI控制的基础上引入自适应前馈控制,弥补了瞬态电流PI控制在系统设计带宽较窄、电感参数不准确或者变动情况下存在稳态误差的缺点。仿真结果证明该策略能够自适应的收敛到电感参数,最终实现无差控制。此外,常规的电流控制策略多采用电网电压前馈的方法消除扰动,针对现有电网电压前馈控制滞后、误差较大的缺点,文中提出一种电网电压记录预测法,并通过实验验证了其精度优势。同时针对SOGI-PLL锁相环存在的稳定性问题,通过修改其正交信号发生器谐振频率参考点提高锁相环稳定性,并对改进后的SOGI-PLL离散化并给出程序实现方法。最后根据家庭电能路由器中PWM变流模块的应用背景,设计了硬件电路,根据控制策略设计PWM变流模块的程序,从而完成了整个PWM变流模块的设计和实现。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM461;TN911.8
【图文】：

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第一章绪论意义和环境污染问题的日益突出，大规模新能源发等的发展趋势不可逆转[1,2]。新能源发电具有规模的新能源发电设备接入势必对电网的可求。传统电力系统用于调控的一次装备主要切电容器等非智能手段[1]，无法满足以上要求电能高度融合[3]；智能的控制新能源发电设备调节电能流动路径和方向；具备精确、连续量流动进行统筹规划和控制。在需求背景下路由器”概念[4,5]。图 1-1 是文献[6]给出的电能

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图 1-2 家庭电能路由器内部结构图单相 PWM 整流器具有能量双向流动、输入电流谐波含量少、功率因数高，因此非常适合应用于上述 AC-DC 变流模块。单相 PWM 整流器还广泛道交通、单相 UPS 电源、变频器、辅助变流器等[8]。因此，研究稳定可优良的单相 PWM 整流器具有重要的意义。针对未来电力系统对家庭电能大量需求，本文将研究并设计应用于家庭电能路由器中的单相 PWM 整需求为：1. 能量可双向流动。2. 功率等级为数千瓦。3. 功率因素尽可能高，给电网谐波注入尽可能少。4. 模块的能量转换效率尽可能高。单相 PWM 整流器国内外研究现状

拓扑图,全桥,电压型,拓扑

第一章绪论可分为半桥型和全桥型；根据储能元件不同输出电平数可分为两电平和三电平；根据交和 LCL 型滤波。 PWM 整流器[9]主电路拓扑如图 1-3 所示串联组成一个桥臂，两个桥臂组成一个全桥波，交流端采用电感滤波。这是经典的单相和控制简单稳定的特点，广泛的应用于各种

【参考文献】