单相并网逆变器控制相关技术的研究

发布时间：2017-09-13 12:01

  本文关键词：单相并网逆变器控制相关技术的研究

  更多相关文章： LCL型滤波器 并网逆变器 有源阻尼 分裂电容 无电流传感器

【摘要】：当今世界面临着能源危机与环境污染的双重考验,在这种背景下,分布式发电系统得到了广泛的关注与研究。并网逆变器是分布式发电系统的重要组成单元,LCL型并网逆变器的电流控制成为了近年来的研究热点。在目前已有的LCL型并网逆变器电流控制方法中,分裂电容法将LCL型滤波器的电容按特定比例分成并联的前后两个部分,通过反馈两个电容中间的电流信号来控制逆变器输出,从而实现降阶。然而,该方法在降阶过程中对消掉的极点是临界稳定极点,电流反馈中不包含谐振频率处的分量,因此闭环系统不完全可控。针对分裂电容法存在的不足,本文开展了如下的研究工作。首先,介绍了LCL型并网逆变器的建模以及常见的控制策略,着重介绍了基于分裂电容法的电流反馈模型,指出了分裂电容法电流控制策略存在的不足。其次,介绍了零点配置的原理与方法,通过添加一个或者多个状态变量反馈,在系统传递函数中构造产生一对位于共轭极点处的共轭零点,以抵消掉系统中的共轭极点,从而消除谐振尖峰。再次,本文在分析目前已有的LCL型并网逆变器电流控制方法的基础上,提出了分裂电容法有源阻尼控制方案,有效地抑制了系统谐振,改善了滤波器的输出电流波形。同时,为了降低系统成本及保证逆变器的高可靠性,采用滤波电容电流估算的方法,实现了无附加传感器的分裂电容法有源阻尼控制。最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真以及一台2k W单相并网逆变器样机的实验,验证了本文理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。
【关键词】：LCL型滤波器 并网逆变器 有源阻尼 分裂电容 无电流传感器
【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】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 引言13-16
• 1.1.1 分布式发电系统的研究现状13-14
• 1.1.2 分布式发电系统的类型14-15
• 1.1.3 光伏发电系统的技术特点15
• 1.1.4 微电网技术特点15-16
• 1.2 并网逆变器介绍16-20
• 1.2.1 逆变器的基本工作原理16-17
• 1.2.2 逆变器的分类17-18
• 1.2.3 逆变器的性能要求18
• 1.2.4 逆变器控制技术18-19
• 1.2.5 重复控制与比例谐振控制存在的问题19-20
• 1.3 本课题的主要研究内容20-21
• 第二章 LCL型并网逆变器建模与分析21-32
• 2.1 LCL型滤波器模型21-27
• 2.1.1 无源阻尼22-24
• 2.1.2 有源阻尼24-25
• 2.1.3 混合阻尼25-27
• 2.2 LCL型滤波器控制策略27-30
• 2.2.1 逆变器侧电流间接反馈模型28-29
• 2.2.2 网侧电流反馈模型29
• 2.2.3 分裂电容法电流反馈模型29-30
• 2.3 本章小结30-32
• 第三章 基于零点配置的反馈控制方法分析32-40
• 3.1 零点配置32-34
• 3.1.1 零点配置思路32-33
• 3.1.2 零点配置原理33-34
• 3.2 基于零点配置的电流反馈控制34-39
• 3.2.1 LCL型并网逆变器的零点配置34-36
• 3.2.2 分裂电容法的零点配置36-38
• 3.2.3 基于零点配置的控制器设计38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 分裂电容法有源阻尼控制40-56
• 4.1 分裂电容法无源阻尼控制策略40-42
• 4.1.1 分裂电容法无源阻尼控制建模40-41
• 4.1.2 分裂电容法无源阻尼控制特性分析41-42
• 4.2 分裂电容法有源阻尼控制策略42-48
• 4.2.1 分裂电容法有源阻尼控制建模43-45
• 4.2.2 分裂电容法有源阻尼反馈系数设计45-47
• 4.2.3 分裂电容法有源阻尼电网电压前馈控制策略47-48
• 4.3 分裂电容法有源阻尼控制的鲁棒性能分析48-51
• 4.3.1 逆变器侧电感存在±20%的误差48-49
• 4.3.2 逆变器侧电容存在±20%的误差49
• 4.3.3 网侧电容存在±20%的误差49-50
• 4.3.4 网侧电感的鲁棒性能分析50-51
• 4.4 滤波电容电流的估算方法51-55
• 4.4.1 估算方法51-53
• 4.4.2 估算方法的误差分析53-54
• 4.4.3 分裂电容法无电流传感器有源阻尼控制54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 仿真与实验验证56-70
• 5.1 仿真结果与分析56-63
• 5.1.1 仿真平台56-57
• 5.1.2 分裂电容法有源阻尼控制的仿真结果57-59
• 5.1.3 分裂电容法电网电压前馈控制的仿真结果59-60
• 5.1.4 鲁棒性能的仿真结果60-62
• 5.1.5 电容电流估算的仿真结果62-63
• 5.2 实验结果与分析63-69
• 5.2.1 实验平台63-64
• 5.2.2 滤波电容电流估算与实测的对比实验64-65
• 5.2.3 分裂电容法有源阻尼控制实验结果65-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 本文总结70-71
• 6.2 下一步研究工作71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

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