基于CAN总线的VSC并联运行环流问题研究

发布时间：2017-07-30 13:02

  本文关键词：基于CAN总线的VSC并联运行环流问题研究

  更多相关文章： VSC模块并联 高频环流 载波交错 载波同步 谐波环流 CAN总线

【摘要】：当今世界能源危机日趋严重,新能源发电、分布式发电、智能电网和能源互联网等得到迅速发展,可再生能源发电量占电力系统总发电量的比重不断提高,大容量、模块化电力电子装置成为当今电能变换技术发展的重要方向之一。在模块化并联系统中,逆变器稳定并联运行的研究工作显得尤为重要。并联系统运行容易产生环流问题,环流具有导致并网电能质量发生畸变,使得系统工作效率下降,降低设备使用寿命等危害。本文在国家863高技术研究发展计划项目(2011AA05A107)“含分布式电源的微电网关键技术研发”的支持下,总结现有的逆变器并联控制理论与应用的基础,以VSC模块构成的逆变器并联系统作为研究对象,分析了载波交错对并联系统电能质量的影响,针对VSC模块构成的并联系统中的高频环流及电流谐波问题,重点研究了基于CAN总线的VSC模块并联系统环流抑制相关策略。主要内容如下：本文首先建立了VSC变换器模块在abc静止坐标系和dq同步旋转坐标系下的开关周期平均模型,分析了两相dq坐标系下PI线性电流控制策略,给出了一种直接基于离散域(Z域)传递函数进行参数设计的方法,仿真分析了所设计参数控制下的稳态性能、动态性能、抗扰动性能。基于双傅里叶分析方法建立了VSC模块SPWM调制下并联VSC输出电压、电流的频谱模型,研究了模块间载波交错运行对并联系统共模电压、并联电流和模块间环流的影响,进而引入载波交错因子,研究了载波不对称交错对特定次谐波及总谐波的影响,揭示了载波交错运行能够消除并网电流谐波,提高等效开关频率的本质原因,指出了载波不对称交错在消除特定次谐波和总谐波最小化方面的优势。分析了载波交错对VSC模块间环流的影响,为VSC模块并联系统的设计提供必要基础。设计了基于CAN总线的载波同步技术和配置耦合电抗器相结合的模块间高频环流抑制策略。在集中式控制基础上,结合分布式控制的特点,将电力电子网络控制应用到VSC模块并联系统载波同步控制中,利用CAN总线时间基准参考实现了模块间较高精度的载波同步。设计了两种高频耦合电抗器,抑制实际系统中因死区等非线性因素及不可避免的载波同步误差导致的高频环流。本文最后基于两台独立的lOkVA VSC模块并联系统样机,对部分控制策略进行了实验验证。
【关键词】：VSC模块并联 高频环流 载波交错 载波同步 谐波环流 CAN总线
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 绪论17-27
• 1.1 课题研究背景及意义17-19
• 1.1.1 课题研究背景17-19
• 1.1.2 课题研究意义19
• 1.2 逆变器并联技术的应用现状研究19-24
• 1.2.1 集中式控制19
• 1.2.2 主从式控制19-21
• 1.2.3 分布式控制21
• 1.2.4 无互连线并联控制21-22
• 1.2.5 电力电子网络控制22-24
• 1.3 VSC模块并联系统环流抑制24-25
• 1.4 本文选题意义和主要内容25-27
• 第二章 VSC变换器建模及控制策略27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 VSC模块并联系统建模研究27-31
• 2.1.1 abc静止坐标系下开关周期平均模型29-30
• 2.1.2 dq坐标系下开关周期平均模型30-31
• 2.3 dq坐标系下线性电流控制31-37
• 2.3.1 dq坐标系下电流环控制模型31-32
• 2.3.2 dq坐标系下电流环控制参数设计32-37
• 2.4 仿真验证37-40
• 2.4.1 稳态性能37-38
• 2.4.2 动态性能38-39
• 2.4.3 抗扰动性能39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 载波交错对VSC模块并联系统的影响41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 载波对称交错对并联系统的影响41-47
• 3.2.1 载波对称交错时改善共模电压频谱41-45
• 3.2.2 载波交错对并联电流谐波消除的影响45-47
• 3.3 载波不对称交错对并联系统的影响47-54
• 3.3.1 载波不对称交错时交错因子对谐波消除的影响47-50
• 3.3.2 载波不对称交错时选择性消除特定次谐波50-52
• 3.3.3 载波不对称交错对总谐波的影响52-54
• 3.4 载波交错对模块间高频环流的影响54-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 基于CAN总线的载波同步与共模电抗器环流抑制控制策略59-72
• 4.1 引言59
• 4.2 电力电子网络控制概述59-60
• 4.3 基于CAN总线的载波同步并联控制策略60-64
• 4.3.1 CAN总线通讯系统硬件及初始化设计61-62
• 4.3.2 并联系统控制时序62-63
• 4.3.3 载波同步原理63-64
• 4.4 基于CAN网络的模块自主监控系统64-66
• 4.5 高频环流耦合电抗器设计66-71
• 4.5.1 共模电抗器高频环流抑制策略66-68
• 4.5.2 共模电抗器参数设计68-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 基于锂电池储能的VSC模块并联系统搭建72-85
• 5.1 引言72
• 5.2 并联系统软硬件电路结构72-75
• 5.2.1 硬件结构73-74
• 5.2.2 软件架构74-75
• 5.3 实验研究结果75-84
• 5.3.1 dq坐标系下线性电流控制单台VSC模块动稳态性能实验结果75-76
• 5.3.2 载波交错时VSC模块并联系统运行实验结果76-81
• 5.3.3 载波同步和配置耦合电抗器时VSC模块并联系统运行实验结果81-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 研究工作总结85
• 6.2 今后工作展望85-87
• 参考文献87-94
• 附录194-95
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况95

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