单相LCL并网逆变器控制技术研究

发布时间：2020-03-01 00:24

【摘要】：近些年来随着能源问题的日益突出，分布式发电得到广泛关注和迅速发展。由于并网逆变器是分布式发电设备的重要组成单元，其设计与控制优劣将直接影响输出电能质量，，基于LCL滤波器的并网逆变器控制更是近年来的研究热点和难点。所以本文主要从滤波器设计、电流反馈控制策略和电流控制方法三个方面对单相LCL并网逆变器进行了深入研究。 对于LCL滤波器设计，本文基于开关频率处电压-电流抑制比和谐振频率两个给定指标条件下给出了简单直接的设计方法。根据对应调制方式的解析表达式，可得到逆变电压在开关频率处的分量，在已知开关频率处并网电流分量要求的基础上，可得到上述的电压-电流抑制比。根据对LCL滤波器波特图的近似表达式和谐振频率等式，可得到总电感量和三个元件的乘积均为定值。按照满足电容取值最小的优化目标和其他元件取值范围的基础上，给出了三个元件的取值方法。 本文对三种电流反馈方式都相应做了分析。针对逆变侧电流反馈，本文主要研究了其输出功率因数的问题。针对逆变侧电流反馈的有源阻尼方法，本文对PWM延迟与电容电流反馈延迟对系统稳定性的影响分别作了讨论。针对分裂电容法，本文分析了其存在谐振问题的主要原因，并在此基础上给出了加入无源阻尼抑制谐振的方法。针对电网电压扰动，推导了基于上述结构的电网电压前馈策略。 对于电流控制方法，本文分别就比例积分控制与比例谐振控制展开研究。给出了常见逆变器的比例积分控制的参数设计步骤。研究了前向通道扰动、反馈通道扰动与系统数字延时对系统控制性能的影响。同样的，本文也给出了比例谐振控制的参数设计步骤，并从数学关系上指出了比例谐振控制与重复控制之间的相同点与差异。本文还研究了比例谐振控制的离散方法比较与相位补偿方法。最后由闭环极点分布图比较了上述两种控制方法的动态性能。 最后在所搭建的仿真模型与实验平台上分别进行了仿真和实验研究，仿真与实验结果表明了上述理论分析的正确性。
【图文】：

CP）的控制系统开发工具、QuaRC 具有 8 路模拟模数转换通道、8 路模拟数模转换通普通 IO 口、8 路 PWM 输出接口和 7 路编解码接口，可以满足各种电力电子控制对接[43]。此外 QuaRC 的软件编程部分还无缝集成在 MATLAB/Simulink 软件中，只需ulink 中的框图和连线就可以迅速完成一个控制系统，减轻了控制算法开发的复杂程度开发效率。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464

【参考文献】

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本文编号：2583887