微电网中带谐波抑制功能的逆变器的控制策略研究

发布时间：2017-05-12 01:14

  本文关键词：微电网中带谐波抑制功能的逆变器的控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国提出建设“智能电网”的计划,微电网技术应运而生。微电网,作为一种新型网络结构,是一组由微电源、储能系统、负载和控制系统构成的系统单元。微电网在管理分布式发电能源方面有着巨大的优势,它有效缓解了分布式发电能源直接并网对电网造成的冲击,并降低了成本。本文在传统的微电网逆变器的控制策略上,加入了谐波抑制功能。使得微电网逆变器在向微电网输送电能的同时,补偿微电网中所含的有源负载所产生的的谐波,形成有功功率,无功功率和谐波三者的共同控制。本文首先介绍了微电网逆变器的研究背景；之后介绍了分布式发电的原理以及微电网的结构,接着分析了逆变器并入微电网所引发的的问题以及解决办法；最后介绍了微电网技术在国内外的发展形势。随后,我们介绍与分析了单相以及三相微电网逆变器的工作原理以及逆变器的调制方法随后,我们在所设计的微电网逆变器加入谐波检测与抑制的功能,从理论推导的角度分析与设计了基于瞬时无功功率ip-iq谐波电流检测方法。根据本文所设计的微电网逆变器既要具有良好的动态跟踪特性,又要补偿微电网中的谐波源产生的谐波,经过综合分析,结合本课题,设计出带谐波抑制功能的双闭环的控制策略。即微电网逆变器的控制结构外环采用功率控制,内环采用电压电流双馈控制,将检测到的微电网中谐波源产生的谐波信号反馈至内环电流环节,作为控制信号。并详细研究了每一个控制环节的结构与原理,最终设计出总体控制策略接着,在理论分析的基础上,设计了三相微电网逆变器的总体设计方案,并以此为根据,在MATLAB/Simulink环境下对未加入谐波抑制功能的微电网子系统,逆变器谐波检测环节以及逆变器双闭环控制环节做出仿真,得到相关波形。最后将各个子系统结合起来,对系统的有功传输做了仿真,并对输出电流与输出电压做了谐波频谱分析,验证了所设计系统的正确性。最后,我们对三相逆变器系统的硬件电路以及主电路控制单元进行分析与设计,接着对系统的软件程序进行了设计,包括主电路程序设计等。
【关键词】：微电网逆变器 谐波检测与抑制 瞬时无功理论 双闭环控制策略
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 微电网逆变器简介11-14
• 1.2.1 分布式发电原理11
• 1.2.2 微电网逆变器的结构11-12
• 1.2.3 逆变器并微电网所产生的的问题与解决办法12-14
• 1.3 微电网逆变器研究的国内外现状与发展趋势14-15
• 1.3.1 国外微电网逆变器研究现状14
• 1.3.2 国内微电网逆变器研究现状14-15
• 1.4 本章小结15
• 1.5 本文主要工作15-18
• 第2章 微电网逆变器的工作原理及拓扑结构18-26
• 2.1 微电网逆变器的分类18
• 2.2 微电网逆变器的工作原理18-23
• 2.2.1 单相微电网逆变器的工作原理18-21
• 2.2.2 三相微电网逆变器的工作原理21-23
• 2.3 微电网逆变器的调制方法23-24
• 2.3.1 正弦脉宽调制技术23
• 2.3.2 空间矢量调制技术23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 微电网逆变器谐波检测与抑制方法的研究26-38
• 3.1 谐波检测方法的研究26-30
• 3.1.1 三相电路瞬时无功功率的谐波检测理论27-29
• 3.1.2 基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测方法的分析与设计29-30
• 3.2 锁相环控制技术30-31
• 3.3 数字低通滤波器的分析与设计31-35
• 3.3.1 数字低通滤波器相关参数的选择与要求32-33
• 3.3.2 应用于谐波检测中的数字低通滤波器的分析与设计33-34
• 3.3.3 数字低通滤波器的仿真34-35
• 3.4 本章小结35-38
• 第4章 微电网逆变器的控制策略的研究38-48
• 4.1 逆变器并网开环控制方法38-39
• 4.2 逆变器并网闭环传统控制方法39-42
• 4.2.1 输出电压瞬时值反馈控制方法39-41
• 4.2.2 输出电流瞬时值反馈控制方法41-42
• 4.3 带谐波抑制功能的双闭环控制策略的研究42-46
• 4.3.1 逆变器外环功率控制42-43
• 4.3.2 逆变器内环电压电流双馈控制43-44
• 4.3.3 带谐波抑制环节的双闭环控制策略的系统模型实现44-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第5章 微电网逆变器的仿真与分析48-58
• 5.1 系统总体模型概述48-49
• 5.2 微电网子系统结构的仿真49-51
• 5.3 基于瞬时无功功率理论的IP-IQ谐波电流检测方法的仿真51-53
• 5.4 基于双闭环控制策略的逆变器子系统的仿真与分析53-55
• 5.5 系统总体结构的分析与仿真55-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第6章 三相逆变器硬件电路与系统软件的设计58-72
• 6.1 三相逆变器硬件的总体结构58
• 6.2 系统主电路硬件设计58-61
• 6.2.1 输出侧低通滤波器的设计59-60
• 6.2.2 功率器件IGBT的选择60-61
• 6.2.3 直流侧电容q的选择61
• 6.2.4 驱动电路的选取61
• 6.3 主电路控制单元设计61-66
• 6.3.1 TMS320F2812型DSP芯片最小系统设计62-64
• 6.3.2 通讯电路的设计64-65
• 6.3.3 采样电路设计65-66
• 6.4 上位机监控单元66-67
• 6.5 系统的软件设计67-70
• 6.5.1 主程序模块设计67-68
• 6.5.2 中断服务模块设计68-69
• 6.5.3 A/D模块设计69
• 6.5.4 保护模块设计69-70
• 6.6 实验结果分析70-71
• 6.7 本章小结71-72
• 第7章 总结与展望72-74
• 7.1 本文总结72-73
• 7.2 未来工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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本文编号：358480