高增益差动Boost直流变换器型逆变器输入电流低频纹波抑制

发布时间：2020-09-23 10:04

　　 煤炭、天然气、石油等传统化石能源被大量开采,其存储量日益枯竭,而太阳能、风能和燃料电池等新能源因其清洁性和可再生性,成为未来能源的主流,是当今社会的研究热点。逆变器是新能源发电系统的核心部分,主要包括单级、准单级以及两级式逆变器。其中,单相逆变器主要应用在中小功率发电系统,占据着大量市场份额。然而无论哪种类型的单相逆变器,由于其输出功率的时变特性,其输入电流中必然存在大量的二次谐波,产生如元器件电流应力增加、燃料电池利用率降低以及光伏发电系统最大功率点跟踪不稳定等问题。本文主要研究内容如下:总结分析了当前国内外在逆变器输入电流低频纹波抑制技术上的研究现状与发展历程,论述各类方法的优势与不足,并以此为基础提出一种用来抑制高增益差动Boost直流变换器型逆变器输入电流低频纹波的控制方案,即向逆变器的两个输出滤波电容电压中注入相同二次谐波,输出滤波电容作为功率解耦电容,提供负载上的二次脉动功率。深入分析了逆变器电路拓扑、稳态特性及其输入电流低频纹波抑制原理,推导分析了电容容值偏差、寄生电阻以及采样误差对输入电流二次纹波抑制效果的影响和输入电流四次纹波产生的根本原理。对逆变器进行建模,并以此为基础设计出了电容电压电感电流双闭环控制策略。针对由电容容值偏差、寄生电阻以及采样误差引起的输入电流二次纹波和由二次谐波注入引起的输入电流四次纹波,本文提出输入电流闭环控制,具有较强的输入电流低频纹波抑制能力。对比分析了在加入纹波抑制前后逆变器内部各次纹波电流的流通路径,得出逆变器在加入输入电流纹波抑制后二次纹波流通路径由低压侧转移到高压侧,由其引起的内阻损耗变小。给出了逆变器功率电路、控制电路以及辅助电路等关键电路参数的设计方法。完成1kVA60VDC/220V50HzAC高增益差动Boost直流变换器型逆变器的仿真实验与原理实验,对比分析逆变器在不同控制策略、不同负载性质下的仿真波形和实验波形,证明了所研究的输入电流低频纹波抑制方案的准确性与可行性。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM464
【部分图文】：

用双向导通功率开关管代替了邋Ｂｏｏｓｔ直流变换器中的二极管，逆变器实现双向功率流，逡逑逆变器输出电压正弦度高，ＴＨＤ低。逆变器带阻感性、阻性、阻容性负载时，一个低频周逡逑期内能量的流动方向以及两个Ｂｏｏｓｔ变换器的工作状态如图２－３所示。以图２－３（ａ）所示的阻逡逑感性负载为例，一个低频周期内可以分为５个工作区间。逡逑如图２－３邋（ａ）所示，在？0，逆变器输出电压ｗ0＞０，输出电流／。＜0，负载吸收的功逡逑率／？。＜0，负载向电源回馈能量。同时，耦合电感电流ｂｉ＜0、ｈｉ＞0，变换器Ｉ能量由负载逡逑流向电源，工作在Ｂｕｃｋ模态，而变换器ＩＩ能量由电源流向负载，工作在Ｂｏｏｓｔ模态，且逡逑两个变换器流动的能量值不相等，其差值等于负载向电源回馈的能量值。逡逑在户／Ｗ２，ＷＱ＞０，／。＜０，／＞0＜０，负载向电源回馈能量。z1合电感电流Ｚ’Ｌｌｌ＞0、Ｚ‘Ｌ２１＜0，变逡逑换器Ｉ能量由电源流向负载

图３－５不同?

逡逑基于式（３－４６）、式（３－４７）可设计出电容电压外环控制方案，其控制框图如图３－７所逡逑示。由于系统的非线性特性，为了使ＰＩ调节器的增益不随着名的变化而变化，选取电容逡逑电流基准／ｃｌｒｅｆ作为调节器输出，而不是电感电流基准ｆｉｌ２ｒｅｆ。根据式（３－４６）可由／ｃＵｅｆ、／。逡逑和占空比必计算出电感电流基准／ｉｌ２ｒｅｆ，但是必是由电感电流内环计算得到的，若用在电逡逑压外环的计算上，则可能引起内外环耦合而导致整个控制系统不稳定。为了解决该问题，逡逑可寻找其它等效关系式来代替１－必，根据电路平均模型可得到以下关系式：逡逑（３－４８）逡逑ｎｕ＼邋＋邋Ｍｏｌ逡逑假设在一个高频周期时间内电感磁通总变化量为０邋（满足电感伏秒平衡），则根据式逡逑（３－４８）可用（《＋１＞／（仙办0１）代替１－４。Ｇｉ⑷为电感电流内环传递函数，虚线框内为Ｂｏｏｓｔ逡逑直流变换器Ｉ内部等效模型。该控制中引入了负载电流前馈和输入电压前馈

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭亮;王维庆;孙向东;刘咏妮;;具备非线性负载控制的准Z源逆变器控制策略[J];电力电子技术;2017年01期

2 杨哲;师庆丹;;基于混合型逆变器控制的船舶电力系统谐波抑制研究[J];船电技术;2017年09期

3 王烟平;李宇波;;城轨车辆逆变器控制单元故障维修分析[J];铁道机车车辆;2015年04期

4 陈光东;;由单片机构成的逆变器控制电路[J];电气传动;1987年02期

5 张洪恩;;东京急行电铁9000系电动客车——(VVVF逆变器控制)[J];国外铁道车辆;1987年01期

6 张基荣;;牵引传动装置控制系统[J];电力机车技术;1988年01期

7 许鸿烈;;在多模脉冲多卜勒发射机中使用的逆变器[J];现代雷达;1988年03期

8 邵曰祥;牛爱荣;;三相正弦脉宽调制逆变器的数字控制[J];电气传动;1988年01期

9 油谷浩助;高魁源;;新型车辆的WVF逆变器控制[J];国外铁道车辆;1988年04期

10 陈幼松;;感应电动机的逆变器控制[J];电气时代;1989年06期

相关会议论文 前7条

1 宋汉梁;朱正林;修连成;;考虑多目标控制时逆变器运行能力分析[A];第九届电能质量研讨会论文集[C];2018年

2 沙庭进;;光伏发电并网逆变器控制系统的设计[A];智慧城市电力科技论坛论文集（2014年第1辑 总第176辑）[C];2014年

3 杨海柱;金新民;;基于状态空间平均法的光伏并网逆变器控制建模(英文)[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年

4 李金刚;马鑫;钟彦儒;;新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

5 吴威;;单相光伏并网逆变器控制系统分析与仿真研究[A];2017年江苏省城市供用电学术年会论文集[C];2017年

6 郭攀;刘丛伟;刘胜斌;刘建伟;黄伟超;;一种新型ZVS开通ZCS关断软开关逆变器[A];2019年第二届钢铁工业智能制造发展论坛会议论文集[C];2019年

7 苏瑞涛;李帅;李伟亮;王韶涵;赵慧超;;新能源汽车电驱动系统硬件主动短路功能实现方法研究[A];2019中国汽车工程学会年会论文集（2）[C];2019年

相关重要报纸文章 前2条

1 上海 苏成富;一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介[N];电子报;2013年

2 实习生 丁霞 合肥晚报 ZAKER合肥记者 袁兵;世界海拔最高光伏发电站“合肥造”[N];合肥晚报;2018年

相关博士学位论文 前10条

1 秦昌伟;三电平光伏逆变器系统高性能调控技术研究[D];山东大学;2019年

2 全相军;分布式电源电压控制型接口逆变器控制策略研究[D];东南大学;2018年

3 孟琦;数据驱动学习控制及其电力逆变器工程应用研究[D];北京交通大学;2019年

4 严成;集中式光伏逆变器调制与控制方法的研究[D];浙江大学;2019年

5 李大鹏;重复控制及其在单相桥式逆变器上的验证研究[D];南京航空航天大学;2018年

6 冉岩;具有高升压比的新型Y源光伏逆变器研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

7 刘晋宏;逆变器数控延时对大容量光伏电站稳定并网容量影响及其控制研究[D];重庆大学;2018年

8 许涛;全局同步脉冲宽度调制原理及应用技术研究[D];山东大学;2019年

9 刘海龙;Z源逆变器新型拓扑与控制方法研究[D];西北工业大学;2016年

10 郑照红;多功能光伏逆变器关键控制技术研究[D];华南理工大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 桂庆忠;升压扩展型准Z源级联多电平光伏逆变器的建模及控制研究[D];湘潭大学;2019年

2 陈强;模块化400Hz组合式逆变器及其控制技术研究[D];南京航空航天大学;2019年

3 尹浩;基于临界电流模式的逆变器无功控制及其轻载效率优化研究[D];南京航空航天大学;2019年

4 傅子锐;高功率密度模块化数字逆变器的研究[D];南京航空航天大学;2019年

5 曹永锋;自抗扰控制在逆变器系统中的应用研究[D];南京航空航天大学;2019年

6 詹子录;基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究[D];南昌大学;2019年

7 张梦;单级升压光伏逆变器的研究[D];安徽工业大学;2019年

8 高本宝;一种具有抑制漏电流功能的单级升压光伏逆变器研究[D];安徽工业大学;2019年

9 陶海亮;弱电网下光伏逆变器多峰值功率跟踪与同步技术研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

10 张新胜;基于开关电感有源准开关电容逆变器及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

本文编号：2825192