多逆变器并联系统若干关键问题研究

发布时间：2018-03-23 01:15

本文选题：多模块逆变器并联　切入点：有功功率无功功率控制　出处：《浙江大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着可再生能源的不断开发利用,由光伏、风电、微型燃气轮机及燃料电池等分布式电源和储能装置构成的微网正逐步形成规模,多逆变器并联控制是确保微网系统可靠工作的关键技术,正成为当前研究热点。离网模式下并联逆变器之间的环流过大会造成个别模块过载甚至故障,影响并联逆变器系统的可靠运行；逆变器在运行中突加电动机等冲击性负载时会瞬时承受5到7倍的额定电流,导致逆变模块故障；在并网模式下无输出隔离变压器的逆变器会向电网注入直流分量,同时多台基于LCL耦合的并网逆变器由于电网阻抗的耦合作用会在PCC引起谐振,当并网电流直流分量或谐振电流波形质量超过规定标准时并网逆变器被要求从主电网脱开,从而影响并网发电。为了保证微网中并联逆变器可靠运行,本文主要研究了微网在离网工作模式下多逆变器并联系统的直流环流抑制、突加冲击负荷抑制技术以及在在并网模式下逆变器的并网电流直流注入分量抑制和多逆变器并网谐振抑制技术问题。本文提出了一种新颖的基于独立控制的多模块逆变器并联系统直流环流抑制策略。基于有功功率和无功功率均流控制的逆变器并联系统能很好地抑制基波环流,获得很好的均流性能,但是不能自动抑制直流环流。在基于平均功率控制的并联系统基础上,对每个并联逆变模块设置一个独立的电压直流分量抑制电路,通过校正逆变基准值控制每台逆变器输出电压直流分量为零,从而达到控制并联系统的直流环流为零。由于各个模块独立调节,因此实现了各个并联模块之间的直流环流控制上的解耦。本文所提控制策略能可靠、有效地抑制并联系统的直流环流。本文提出了一种新颖的抑制并网逆变器直流注入分量的控制策略。由于无输出隔离变压器的光伏逆变器具有较高的效率和较小的体积,在光伏并网系统中得到越来越广泛的应用。为了有效抑制无输出隔离变压器光伏并网逆变器注入电网的直流分量,本文提出一种电压检测的新型控制策略,新的直流抑制控制策略是在传统的并网电流控制环基础上增加了一个直流电压抑制环。直流抑制环由差分放大器、低通滤波器和直流控制器构成。直流抑制环的采样信号是一个高频PWM,采样点位于全桥逆变器的两个桥臂中点。新的控制策略有两个显著的特点：第一,使用差分放大器来采样逆变器两个桥臂中点之间的输出直流分量,避免了使用霍尔电流传感器采样带来的零点漂移问题；第二,直流抑制环包围了逆变的输出扰动信号。因而,加入直流抑制环后能有效消除并网逆变器注入电网直流分量。本文建立了多逆变器并网的数学模型,研究了多逆变器并网的谐振机理,并采用有源阻尼方法对多逆变器并网谐振进行了有效抑制。多逆变器并网的谐振问题已经影响了新能源并网发电技术的大规模推广应用,为了抑制多逆变器并网谐振所产生的谐振问题,本文首先用戴维南原理对单台逆变器的闭环控制电路进行了等效,从而得出多逆变器并网的闭环控制数学模型；基于控制数学模型分析了多逆变器并网的谐振特性；为了有效抑制多逆变器并网的谐振,采用滤波电容电流反馈构成有源阻尼控制,并建立了含有有源阻尼的多逆变器并网数学模型；最后通过Matlab/simulink仿真和试验对所采用的有源阻尼方法进行了验证。本文提出了一种快速切换控制策略以抵抗冲击负荷的瞬时冲击电流。当UPS被施加冲击性负载,如电动机或者整流型负载,瞬时冲击电流会达到额定负载电流的5倍到7倍。因此,如果UPS逆变器不采取控制措施,巨大的冲击电流会导致逆变器模块故障。为了抑制冲击电流,本文提出了一种抵抗冲击负荷的快速切换控制方法。当在开关周期中检测到冲击电流时, UPS快速开通旁路,并且维持逆变输出,实现逆变和旁路同时供电以抵抗瞬时冲击负荷。所有的检测信号和相应的驱动电路都是UPS传统电路所必需的,因此实现本文所提出的动态切换控制策略不需要增加额外的硬件检测电路。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464

【参考文献】