直接功率控制的三相电压型并网逆变器控制策略研究

发布时间：2017-06-16 08:06

  本文关键词：直接功率控制的三相电压型并网逆变器控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机和环境污染问题日益凸显,人们不得不探索新的能源发展方向,太阳能、风能等可再生“绿色”能源的开发与利用已成为人们关注的焦点。三相电压型并网逆变器是分布式新能源并入电网的重要变换装置,起着桥梁和纽带的作用,一直是研究的热点,应用非常广泛。但是,目前并网逆变器还存在诸多问题,比如电流谐波污染大,功率因数低,传感器数量多以及抗干扰能力差。对此,本文引入直接功率控制(DPC)对三相电压型并网逆变器展开深入研究。本文分析了并网逆变器的工作原理,建立了三种不同坐标系下的数学模型。在此基础上,结合瞬时功率理论,将基于电压定向的直接功率控制(VO-DPC)策略应用到并网逆变器中。分析了开关矢量表的构造原理,由于传统开关表大量使用了零矢量,对有功功率和无功功率的调节能力不足,为此,通过改进开关表算法,建立了新的开关矢量表,增强了对瞬时功率的调节能力。引入虚拟磁链(VF)概念,结合空间矢量脉宽调制,构建了基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC)系统,通过虚拟磁通估算瞬时功率,实现了无交流电压传感器的定频控制。为解决传统虚拟磁链观测器的纯积分环节存在直流偏移问题,设计了新型磁链观测器。引入了模糊智能控制方法,改进了常规VF-DPC,建立了基于模糊控制的IVF-DPC系统。最后,在simulink环境下搭建了系统仿真模型,进行了大量仿真验证。结果表明,VO-DPC对有功和无功进行解耦控制,具有算法和结构简单、无需复杂的坐标变换、谐波污染小、呈现单位功率因数等特点；基于模糊控制的IVF-DPC不仅具有以上优点,而且实现了无交流电压传感器控制,能高效、可靠运行,鲁棒性更好,具有很好的应用前景。
【关键词】：并网逆变器 直接功率控制 瞬时功率 虚拟磁链 模糊控制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的目的及意义7
• 1.2 逆变技术的发展过程与研究现状7-9
• 1.2.1 逆变技术的发展过程7-8
• 1.2.2 国内外现状8-9
• 1.3 并网逆变器控制技术9-11
• 1.4 主要研究内容11-12
• 第2章 三相电压型并网逆变器的工作原理及数学模型12-28
• 2.1 并网逆变器的工作原理12-17
• 2.1.1 换流方式12-16
• 2.1.2 四象限运行方式16-17
• 2.2 并网逆变器的数学模型17-23
• 2.2.1 坐标变换原理17-20
• 2.2.2 三相abc静止坐标系下的数学模型20-22
• 2.2.3 两相αβ静止坐标系下的数学模型22
• 2.2.4 两相dq旋转坐标系下的数学模型22-23
• 2.3 空间矢量脉宽调制(SVPWM)23-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 基于电压定向的直接功率控制研究28-44
• 3.1 瞬时功率理论28-30
• 3.1.1 瞬时功率的定义28-29
• 3.1.2 abc静止坐标系下瞬时功率的计算29-30
• 3.1.3 αβ静止坐标系下瞬时功率的计算30
• 3.1.4 dq旋转坐标系下的瞬时功率计算30
• 3.2 直接功率控制的理论依据30-32
• 3.3 电压定向的直接功率控制系统研究32-37
• 3.3.1 瞬时功率的估算33
• 3.3.2 功率滞环比较器33-35
• 3.3.3 扇区位置判断35
• 3.3.4 传统开关矢量表35-37
• 3.4 新型开关矢量表37-40
• 3.5 直流电压外环设计40-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 基于虚拟磁链定向的直接功率控制研究44-66
• 4.1 虚拟磁链的概念44-46
• 4.2 瞬时功率的估算46-49
• 4.3 虚拟磁链观测器的设计与改进49-51
• 4.3.1 传统虚拟磁链观测器49-50
• 4.3.2 新型虚拟磁链观测器50-51
• 4.4 基于PI控制的VF-DPC-SVM控制系统51-53
• 4.5 改进的基于智能控制的IVF-DPC-SVM系统53-60
• 4.5.1 模糊控制理论(FLC)53-54
• 4.5.2 模糊控制器设计54-59
• 4.5.3 基于模糊PI控制的IVF-DPC控制系统59-60
• 4.6 主电路参数设计与计算60-65
• 4.6.1 主电路参数设计61-64
• 4.6.2 参数计算64-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第5章 并网逆变器直接功率控制系统仿真研究66-82
• 5.1 基于电压定向的DPC控制系统仿真66-72
• 5.1.1 主要仿真模块67-68
• 5.1.2 仿真结果及分析68-72
• 5.2 基于虚拟磁链定向的DPC控制系统仿真72-81
• 5.2.1 仿真参数73-74
• 5.2.2 主要仿真模块74-77
• 5.2.3 仿真结果及分析77-81
• 5.3 本章小结81-82
• 第6章 总结与展望82-84
• 6.1 工作总结82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果89

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