基于DQ阻抗模型的并网变换器稳定性分析与控制

发布时间：2020-11-17 11:19

　　 并网变换器是可再生能源发电系统中重要的功率接口装置,在弱电网下并网变换器控制系统与电网阻抗相互耦合,直接影响着并网系统稳定性。为此,本文以弱电网下三相并网变换器为研究对象,通过阻抗分析法对并网系统稳定性展开研究,旨在提出改进控制方法提高变换器弱电网稳定性。本文首先对三相并网变换器进行dq阻抗建模,推导出考虑直流电压波动的主电路阻抗模型,建模过程中考虑了锁相环动态特性对坐标变换的影响。在此基础上,建立了综合考虑电流环、锁相环、直流电压环与交流电压环的变换器阻抗模型。同时利用扫频法对所建模型的准确性进行验证。基于推导的变换器dq阻抗模型,分析了弱电网下无功电流对并网系统稳定性的影响。在弱电网下,基于变换器dq阻抗模型研究了电网阻抗和锁相环带宽与并网系统稳定性的内在联系,由分析结果可知弱电网下随着锁相环带宽提高,并网变换器扰动通路中锁相环误差增大,并网系统稳定性降低。根据dq阻抗模型中并网点系统坐标系电压经锁相环动态特性对控制坐标系电流的传递关系,提出了一种考虑锁相环影响的并网变换器改进控制方法,同时考虑非单位功率因数运行状态,扩大了改进方法的弱电网适用范围。在并网变换器dq阻抗模型基础上,分析了弱电网下电网阻抗和直流电压环对并网系统稳定性的影响。研究表明,电网阻抗的存在导致并网变换器直流电压环与电网阻抗交互作用,造成并网点d轴电压误差增大,进而导致直流母线电压振荡。通过阻抗模型中并网点电压到直流电压的传递关系,利用并网系统扰动信号通路,将并网点d轴电压扰动引入电流环中,进而提出了一种扰动前馈的改进控制方法,提高了并网变换器弱电网稳定性。在所提方法基础上,考虑锁相环动态特性的影响,得到锁相环扰动前馈与d轴电压扰动前馈相结合的控制策略,进一步提高了弱电网下并网变换器的稳定性。在MATLAB/Simulink中进行仿真模型的搭建,利用实验室三相并网变换器模拟实验平台进行实验,仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性和所提方法的有效性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文电源，其额定功率为 15kW，最大输出直流电压和电流为 600V 和 25A。并网器的开关管采用的是英飞凌生产的FF1400R12IP4型 IGBT 模块，其额定电流压分别为 1400A 和 1200V，同时使用与之配套的英飞凌的2SP320V2A0 12模块。滤波器由滤波电感和滤波电容构成，其大小分别为 6mH 和10 F。主控板的核心芯片采用 TI 公司生产的 TMS320F2812 微处理器，其作用是用户编写代码处理采集的数字信号，同时生成输出电压信号对 IGBT 驱动电路控制。采样板主要由电压和电流霍尔元件构成，此外还需要开关电源和电源板对整个采样、驱动和主控板进行供电。图 5-2 为实验室三相并网变换器系统实验平台实物图，其中图 a)为主电路，)为控制系统。
【参考文献】

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本文编号：2887443