能馈型直流电子负载中数字式并网逆变器的研究与设计
发布时间：2021-08-03 17:13
能馈型直流电子负载作为一种新型的直流电源测试产品得到了越来越多的关注,不仅能连续模拟负载特性,还能回收待测电源的能量,使能量能够循环利用,实现了节能减排的目的,并且其数字化的控制进一步提高了电子负载的可靠性和性能。逆变器作为能馈型直流电子负载中将待测电源输出的能量馈入公共电网的重要模块,既要满足并网条件,保证入网电流谐波成分少和对电网电能质量影响小,实现入网电流的单位功率因数并网,又要稳定逆变直流侧电压,确保前后级电路稳定工作。逆变器能否高效稳定运行直接影响到能馈型直流电子负载的能量回收效率和对电网的污染程度,因此,针对能馈型电子负载中并网逆变器高质量、高效率回馈和稳定运行的重点研究具有一定的现实意义和经济价值。论文介绍了能馈型直流电子负载、并网逆变器拓扑和控制技术的研究现状,详细分析了基于LCL滤波的T型三相三电平逆变电路拓扑结构和工作原理。建立了T型三相三电平逆变拓扑在三种坐标系下的数学模型,在此基础上提出“电压电流双闭环+DDSRF-SPLL”的并网控制策略及算法,并在MATLAB上验证了其算法的可行性。设计了以DSP（TMS320F28379D）为核心控制的T型三相三电平逆变器...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EA-ELR9500-60型能馈型直流电子负载
中北大学学位论文4等测试场合。图1-4EA-ELR9500-60型能馈型直流电子负载Fig.1-4EA-ELR9500-60typeenergy-feedingDCelectronicload如图1-5所示，美国爱德克斯公司的IT8300系列能馈型电子负载既能模拟各种负载特性，又能将电能无污染回馈给电网，节省了用电和散热成本，同时也符合节能减排的需求，该系列电子负载的电压分辨率达到10mV，电流分辨率达到0.1A，仅3U体积的IT8300可提供高达10.5kw的功率吸收，并且通过主从并联和均流功能，可将功率扩展至105kw以上，回收效率最高可达95%，还具有自动检测电网状态、反孤岛保护带载等功能，特别适用于大型直流电源、各种自然能源的虚拟负载测试等场合。图1-5IT8300系列能馈型电子直流负载Fig.1-5IT8300seriesenergy-feedingelectronicDCload如图1-6所示，深圳费思泰克公司的FT8100系列超大功率能馈式直流电子负载主要应用于充电桩、发电机组、电力电源的测试，采用并网回馈原理和DSP实时处理的全数字矢量控制技术，可对输入电压范围为450-820V、功率范围为50-500kw的直流待测设备进行恒流、恒阻、恒功率及序列测试，能量回收效率可达85%以上，不仅节约了部分能量损耗，也使得设备能量密度更高，测试更加稳定可靠。此外不乏一些国内高校对能馈型直流电子负载的深入研究，如山东大学提出一种基于移向全桥的能馈型电子负载，前级采用Boost变换器通过控制Boost变换器的输入电流来模拟待测电源设备的带载特性；中间级采用移向全桥变换器实现隔离升压功能，工
中北大学学位论文5作时功率开关管软开关导通和关段，减小了开关损耗；后级采用三相逆变器实现能量回收利用；合肥工业大学提出一种采用非隔离型的H桥型DCDC变换器与并网逆变器构成主电路拓扑；浙江大学提出一种前级采用输入并联输出串联有源箝位双电感电流型推挽电路的电子负载测试低压直流电源设备[6]。图1-6FT8100系列能馈型电子直流负载Fig.1-6FT8100seriesenergy-feedingelectronicDCload1.2.2并网逆变器研究现状能馈型直流电子负载所采用的并网逆变技术和新能源汽车、光伏逆变、风力发电、不间断电源（UPS）等所采用的并网逆变器相似。21世纪以来，国外许多国家，如美国、德国等对本国新能源和光伏系统产业的大力支持，使并网逆变器得到了阶跃性的发展[9]。欧洲为全球光伏逆变产业的先驱，其生产的并网逆变器处于世界龙头地位。其中德国SMA公司是全球光伏逆变产业最大的企业，占有市场份额高达45%，拥有最先进的测试和验证中心，光伏逆变器产品基本涵盖了kW到GW级别的所有应用类型，不仅有公用大型集中式逆变器，也有商用和民用的组串式逆变器，并且馈能质量好、稳定性高，深受广大用户和企业的认可。SMA最新推出的SunnyCentralUP光伏逆变器系统，如图1-7所示，可为大型发电厂提供高达4600kW的输出功率，相对传统逆变器而言，输出功率相同情况下逆变器数量能够减少17%-54%，且在极端温度条件下也能确保平稳运行，使用寿命长达25年。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进解耦双同步坐标系锁相环在谐波和电压不平衡下的性能[J]. 王佳浩,潘欢,纳春宁. 科学技术与工程. 2019(13)
[2]T型三电平逆变器的并网电流D-Σ数字控制算法[J]. 任碧莹,孙向东,余马晶,王之轩. 电工技术学报. 2019(08)
[3]三相LCL并网逆变器改进型准比例谐振控制技术[J]. 叶吉亮,李岚,刘海霞,王宇龙. 计算机仿真. 2018(09)
[4]T型三电平并网逆变器的设计与实现[J]. 季宁一,赵涛,徐友,徐宏健. 电气技术. 2018(08)
[5]T型三电平拓扑及其中点电位平衡控制策略[J]. 郑诗程,胡青松,彭勃. 电力系统及其自动化学报. 2017(12)
[6]PWM T型三电平逆变器损耗与可靠性研究[J]. 王梦岩,陈权,周朋飞,胡存刚. 电力电子技术. 2017(05)
[7]优化型DDSRF-PLL在不平衡和畸变电网电压下的仿真研究[J]. 高文森,樊艳芳,王一波. 可再生能源. 2017(05)
[8]直流回馈型直流电子负载的设计与研究[J]. 王成,廖冬初,蔡华锋. 电测与仪表. 2017(06)
[9]基于自抗扰控制技术的电压源变流器电流解耦控制方法[J]. 盛超,唐酿,朱以顺,丁业豪,王传旭. 广东电力. 2017(02)
[10]Si与SiC功率器件T型三电平损耗对比分析[J]. 崔梅婷,谢立军,孟向军,吕淼,徐关澄,张海龙. 智能电网. 2015(12)
硕士论文
[1]基于虚拟同步发电机的T型三电平逆变器并联控制策略研究[D]. 邱姣姣.西安理工大学 2019
[2]不平衡电网下三相并网逆变器的控制研究[D]. 周科.兰州交通大学 2019
[3]电网电压不平衡下光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 严威.湖南工业大学 2019
[4]三相光伏逆变器双电流闭环控制策略的研究[D]. 李晓康.青岛大学 2019
[5]电网不平衡下三相锁相环研究[D]. 王懿琳.安徽理工大学 2019
[6]基于DSP和FPGA的三相并网逆变器设计与实现[D]. 邓志刚.广西大学 2019
[7]T型三电平逆变器控制策略的研究[D]. 周石强.华中科技大学 2019
[8]T型三电平逆变器PWM调制策略的研究[D]. 韩祥鹏.华东交通大学 2018
[9]单相LCL型光伏并网微逆变器的控制技术研究[D]. 聂晓艺.南昌大学 2018
[10]LCL型三相光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 王金强.兰州交通大学 2018
本文编号：3320011
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EA-ELR9500-60型能馈型直流电子负载
中北大学学位论文4等测试场合。图1-4EA-ELR9500-60型能馈型直流电子负载Fig.1-4EA-ELR9500-60typeenergy-feedingDCelectronicload如图1-5所示，美国爱德克斯公司的IT8300系列能馈型电子负载既能模拟各种负载特性，又能将电能无污染回馈给电网，节省了用电和散热成本，同时也符合节能减排的需求，该系列电子负载的电压分辨率达到10mV，电流分辨率达到0.1A，仅3U体积的IT8300可提供高达10.5kw的功率吸收，并且通过主从并联和均流功能，可将功率扩展至105kw以上，回收效率最高可达95%，还具有自动检测电网状态、反孤岛保护带载等功能，特别适用于大型直流电源、各种自然能源的虚拟负载测试等场合。图1-5IT8300系列能馈型电子直流负载Fig.1-5IT8300seriesenergy-feedingelectronicDCload如图1-6所示，深圳费思泰克公司的FT8100系列超大功率能馈式直流电子负载主要应用于充电桩、发电机组、电力电源的测试，采用并网回馈原理和DSP实时处理的全数字矢量控制技术，可对输入电压范围为450-820V、功率范围为50-500kw的直流待测设备进行恒流、恒阻、恒功率及序列测试，能量回收效率可达85%以上，不仅节约了部分能量损耗，也使得设备能量密度更高，测试更加稳定可靠。此外不乏一些国内高校对能馈型直流电子负载的深入研究，如山东大学提出一种基于移向全桥的能馈型电子负载，前级采用Boost变换器通过控制Boost变换器的输入电流来模拟待测电源设备的带载特性；中间级采用移向全桥变换器实现隔离升压功能，工
中北大学学位论文5作时功率开关管软开关导通和关段，减小了开关损耗；后级采用三相逆变器实现能量回收利用；合肥工业大学提出一种采用非隔离型的H桥型DCDC变换器与并网逆变器构成主电路拓扑；浙江大学提出一种前级采用输入并联输出串联有源箝位双电感电流型推挽电路的电子负载测试低压直流电源设备[6]。图1-6FT8100系列能馈型电子直流负载Fig.1-6FT8100seriesenergy-feedingelectronicDCload1.2.2并网逆变器研究现状能馈型直流电子负载所采用的并网逆变技术和新能源汽车、光伏逆变、风力发电、不间断电源（UPS）等所采用的并网逆变器相似。21世纪以来，国外许多国家，如美国、德国等对本国新能源和光伏系统产业的大力支持，使并网逆变器得到了阶跃性的发展[9]。欧洲为全球光伏逆变产业的先驱，其生产的并网逆变器处于世界龙头地位。其中德国SMA公司是全球光伏逆变产业最大的企业，占有市场份额高达45%，拥有最先进的测试和验证中心，光伏逆变器产品基本涵盖了kW到GW级别的所有应用类型，不仅有公用大型集中式逆变器，也有商用和民用的组串式逆变器，并且馈能质量好、稳定性高，深受广大用户和企业的认可。SMA最新推出的SunnyCentralUP光伏逆变器系统，如图1-7所示，可为大型发电厂提供高达4600kW的输出功率，相对传统逆变器而言，输出功率相同情况下逆变器数量能够减少17%-54%，且在极端温度条件下也能确保平稳运行，使用寿命长达25年。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进解耦双同步坐标系锁相环在谐波和电压不平衡下的性能[J]. 王佳浩,潘欢,纳春宁. 科学技术与工程. 2019(13)
[2]T型三电平逆变器的并网电流D-Σ数字控制算法[J]. 任碧莹,孙向东,余马晶,王之轩. 电工技术学报. 2019(08)
[3]三相LCL并网逆变器改进型准比例谐振控制技术[J]. 叶吉亮,李岚,刘海霞,王宇龙. 计算机仿真. 2018(09)
[4]T型三电平并网逆变器的设计与实现[J]. 季宁一,赵涛,徐友,徐宏健. 电气技术. 2018(08)
[5]T型三电平拓扑及其中点电位平衡控制策略[J]. 郑诗程,胡青松,彭勃. 电力系统及其自动化学报. 2017(12)
[6]PWM T型三电平逆变器损耗与可靠性研究[J]. 王梦岩,陈权,周朋飞,胡存刚. 电力电子技术. 2017(05)
[7]优化型DDSRF-PLL在不平衡和畸变电网电压下的仿真研究[J]. 高文森,樊艳芳,王一波. 可再生能源. 2017(05)
[8]直流回馈型直流电子负载的设计与研究[J]. 王成,廖冬初,蔡华锋. 电测与仪表. 2017(06)
[9]基于自抗扰控制技术的电压源变流器电流解耦控制方法[J]. 盛超,唐酿,朱以顺,丁业豪,王传旭. 广东电力. 2017(02)
[10]Si与SiC功率器件T型三电平损耗对比分析[J]. 崔梅婷,谢立军,孟向军,吕淼,徐关澄,张海龙. 智能电网. 2015(12)
硕士论文
[1]基于虚拟同步发电机的T型三电平逆变器并联控制策略研究[D]. 邱姣姣.西安理工大学 2019
[2]不平衡电网下三相并网逆变器的控制研究[D]. 周科.兰州交通大学 2019
[3]电网电压不平衡下光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 严威.湖南工业大学 2019
[4]三相光伏逆变器双电流闭环控制策略的研究[D]. 李晓康.青岛大学 2019
[5]电网不平衡下三相锁相环研究[D]. 王懿琳.安徽理工大学 2019
[6]基于DSP和FPGA的三相并网逆变器设计与实现[D]. 邓志刚.广西大学 2019
[7]T型三电平逆变器控制策略的研究[D]. 周石强.华中科技大学 2019
[8]T型三电平逆变器PWM调制策略的研究[D]. 韩祥鹏.华东交通大学 2018
[9]单相LCL型光伏并网微逆变器的控制技术研究[D]. 聂晓艺.南昌大学 2018
[10]LCL型三相光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 王金强.兰州交通大学 2018
本文编号：3320011
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