两级式单相逆变器输入电压二倍工频纹波抑制控制策略研究

发布时间：2021-01-28 11:19

　　随着全球能源问题逐渐加重,太阳能、风能等清洁能源广泛应用于分布式发电系统中。而两级式单相逆变器作为分布式电能系统中的重要组成部分,存在着二倍工频纹波的问题。抑制二倍工频纹波不仅可以提高变换器的效率还可以增加分布式系统的稳定性和使用寿命,研究抑制二倍工频纹波控制策略有着重要的意义。首先,本文分析了两级式单相逆变器中二倍工频纹波产生的原理,以及存在的危害。结合母线端口阻抗,将两级式单相逆变器前级的DC/DC变换器分为直流母线电压控制变换器（BVCC）和直流母线电流控制变换器（BCCC）,并建立了数学模型。详细计算了BVCC和BCCC的直流母线端口阻抗。从阻抗角度分析总结了基于闭环设计、基于虚拟阻抗、基于功率解耦三种不同方法抑制二倍工频纹波的原理及优缺点。针对BCCC本文提出了一种改进型峰值电流模式控制策略,对比传统峰值电流模式控制,建立了传统和新方法控制器模型,结合前置Boost变换器模型,给出了在电压模式控制、峰值电流模式控制、改进型峰值电流模式控制下的系统框图,从直流母线端口阻抗角度分析了改进型峰值电流模式控制同比于其他两种方法抑制二倍工频纹波的优越性,通过仿真验证了理论的正确性。最后... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 低频纹波产生原理
    1.3 二倍工频纹波的危害
        1.3.1 二倍工频纹波对输入电源的影响
        1.3.2 二倍工频纹波对DC/DC变换器的影响
    1.4 论文主要研究内容
2 基于直流母线端口阻抗特性抑制二倍工频纹波
    2.1 引言
    2.2 两级式单相逆变器中DC/DC变换器的分类
    2.3 前级DC/DC交流小信号等效电路
    2.4 前级DC/DC变换器的端口阻抗
        2.4.1 母线电压控制变换器（BVCC）的端口阻抗
        2.4.2 母线电流控制变换器（BCCC）的端口阻抗
    2.5 从直流母线端口阻抗角度减小二倍工频纹波的基本方法
        2.5.1 抑制BVCC中二倍工频纹波的基本方法
        2.5.2 抑制BCCC中二倍工频纹波的基本方法
    2.6 从阻抗角度分析基于不同方案抑制二倍工频纹波的效果
        2.6.1 基于闭环设计抑制二倍工频纹波
        2.6.2 基于虚拟阻抗抑制二倍工频纹波
        2.6.3 基于功率解耦抑制二倍工频纹波
    2.7 本章小结
3 改进型峰值电流模式控制理论研究
    3.1 引言
    3.2 传统峰值电流模式控制策略
    3.3 改进型峰值电流模式控制策略
    3.4 改进型峰值电流模式建模分析
        3.4.1 小信号分析具备的条件
        3.4.2 峰值电流模式控制的Boost变换器一阶模型
        3.4.3 加入斜率补偿的峰值电流控制
        3.4.4 改进型峰值电流控制模型建立
    3.5 传统峰值电流模式与改进型峰值电流模式的对比
    3.6 本章小结
4 BCCC-Boost变换器控制建模及仿真
    4.1 引言
    4.2 两级式逆变器前置Boost变换器建模
    4.3 不同控制模式的前置电容Boost变换器模型
        4.3.1 电压模式控制的前置电容Boost变换器模型
        4.3.2 峰值电流模式控制的前置电容Boost变换器模型
        4.3.3 改进型峰值电流模式控制的前置电容Boost变换器模型
    4.4 不同控制模式下前置电容Boost变换器模型对比
        4.4.1 不同控制模式下闭环电压基准对输入电压的传递函数对比
        4.4.2 不同控制模式下闭环输入电流对输入电压的传递函数对比
        4.4.3 从端口阻抗角度分析不同控制模式
    4.5 不同控制模式下BCCC变换器仿真
        4.5.1 电压模式控制仿真
        4.5.2 峰值电流模式控制仿真
        4.5.3 改进型峰值电流模式控制仿真
    4.6 不同控制模式仿真对比
    4.7 本章小结
5 实验样机设计及分析
    5.1 引言
    5.2 基于DSP的硬件电路设计
        5.2.1 电流采样电路设计
        5.2.2 线性光耦隔离电路
        5.2.3 控制电路设计
    5.3 基于DSP的 MPPT软件设计
        5.3.1 主控芯片
        5.3.2 系统主程序设计
        5.3.3 MPPT程序设计
    5.4 实验结果
        5.4.1 实验平台的搭建
        5.4.2 实验结果分析
    5.5 本章小结
6 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]两级式单相光伏逆变器输入电压二倍频纹波抑制[J]. 许骥,段冰莹,张梦纯,秦岭,谢少军,候虚虚.  可再生能源. 2019(05)
[2]基于电压谐波序分量的光伏发电孤岛检测方法[J]. 高淑萍,李文浩.  太阳能学报. 2017(10)
[3]两级式单相光伏并网逆变器输入电压PI+QPR鲁棒控制器设计[J]. 候虚虚,秦岭,茅靖峰,王亚芳,罗松,冯志强.  电网技术. 2017(09)
[4]两级式逆变器中前级直流变换器的控制方法[J]. 张力,阮新波,任小永.  中国电机工程学报. 2015(03)
[5]基于PR控制的负载模拟系统[J]. 王哲,王明彦,郭犇,柴凤.  中国电机工程学报. 2015(02)
[6]基于虚拟阻抗且提高系统带宽的抑制两级式逆变器中二次谐波电流的控制策略[J]. 张力,任小永,阮新波.  电工技术学报. 2014(06)
[7]光伏电池与前置电容式电流型MPPT变换器的接口稳定性研究[J]. 秦岭,谢少军,杨晨.  电工技术学报. 2013(05)
[8]太阳能电池的动态模型和动态特性[J]. 秦岭,谢少军,杨晨,许津铭,王挺.  中国电机工程学报. 2013(07)
[9]航空静止变流器的输入纹波电流特性研究[J]. 陈仲,汪昌友,陈淼.  中国电机工程学报. 2012(27)
[10]一种新颖的抑制两级式直交逆变器输入电流低频脉动的方法[J]. 邓翔,韦徵,龚春英,王建华,张方华.  中国电机工程学报. 2011(30)

博士论文
[1]燃料电池并网逆变技术研究[D]. 沈国桥.浙江大学 2008

硕士论文
[1]直流微网中双向DC/DC变换器控制策略研究[D]. 霍崇灿.杭州电子科技大学 2019
[2]基于TMS320F28335DSP芯片的数字开关电源的研究与应用[D]. 田野.西安电子科技大学 2014



本文编号：3004904