船舶新能源LCL型并网逆变器控制策略研究

发布时间：2020-05-08 03:43

【摘要】：船舶运输消耗大量能源物质、产生大量污染物,在船舶节能减排的趋势下,船舶新能源的并网应用愈加得到重视。新能源发电并入船舶电网,逆变器起到核心作用,因此需要采用适当的控制策略对逆变器进行控制。由于逆变器输出的并网电流谐波含量比较大,会给本身容量就有限的船舶电网产生冲击,因此需要在逆变器后侧加上滤波器。LCL型滤波器,相比传统的L和LC型滤波器,可以更好地滤除高频次谐波,且其体积小,可以减轻船舶新能源并网设备重量,降低成本,逐渐被采用。但是LCL滤波器本身是个三阶系统,如果对LCL型逆变并网系统采取不正确的控制策略,系统会发生谐振,导致系统不能正常工作。本文以船舶新能源LCL型逆变并网系统为对象,针对LCL滤波器的谐振抑制和参数设计、电网电压信息同步技术以及不同船舶电网电压条件下并网控制策略等问题进行深入研究,在Matlab/simulink平台上进行仿真,并做相应的分析。首先,建立船舶新能源LCL型并网系统的数学模型。针对LCL滤波器谐振尖峰导致系统不稳定的问题,设计一种电容电流反馈的有阻尼谐振尖峰的方案;针对LCL滤波器参数难以确定的问题,采用遗传算法,对LCL滤波器参数进行优化选择。通过仿真验证有源阻尼方案与遗传算法的可行性。其次,新能源并网需要锁相环对电网电压信息追踪,介绍船舶电网对锁相环的要求,针对一般锁相环在响应速度或准确性难以满足船舶电网电压要求的问题,设计一种基于自适应观测器的锁相环,重点阐述观测器的设计过程和稳定性证明。通过仿真实验证明,自适应锁相环可以对电网电压信息快速、准确追踪,为下文并网系统的研究提供准确的电网电压相位、频率信息。然后,根据系统稳定性分析,确定采用电容电流反馈的有源阻尼控制策略,并对控制器参数进行设计;按照瞬时功率理论对并网参考电流指令计算;对SVPWM调制原理进行介绍。仿真验证调制手段的可行性、电容电流有源阻尼控制策略的正确性和控制器参数设计的合理性。最后,考虑到船舶电网容易发生三相电压不平衡问题,分析电网电压对并网电流的影响,在此基础上设计一种电网电压全前馈的控制系统,仿真实验表明电网电压全前馈控制,可以完全消除电网电压对并网电流的扰动,实现在电网电压不平衡条件下并网电流呈正弦、对称、低谐波含量的状态并入船舶电网。
【图文】：

新能源发电,船舶,船舶电网,形式转换

能形式转换系统、船舶新能源逆变并网系统、船舶电网及负载[9-11]。从图 1-1 中清晰看出，新能源发电首先要经过能量形式转换(DC/DC 升压，，整流等)[12]，然后送入船舶直流母线，最后将直流母线电能经过逆变，实现新能源发电与船舶电网并网[13]。

领袖,太阳能,光伏,主柴油机

武汉理工大学硕士学位论文续工作 2600 小时，发电 32300 千瓦时,可供日本东京 17 户人家用电 207 天。“御夫座领袖”号并非纯光伏驱动船，准确地说，是一种光伏太阳能结合船舶主柴油机的混合动力船舶。由于配备了可以驱动船舶的光伏动力系统，所以可以减小主柴油机的功率、体积等。从而节省出更多的空间载运更多的汽车、货物和客人；而其比较突出的优势就是减少了化石能源的消耗，很大程度上减少了船舶废气排放，航行中环保收益非常高。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U665;TM464

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