基于分数阶陷波器的逆变器有源阻尼研究

发布时间：2021-07-22 01:15

　　逆变器作为分布式发电单元与电网/负载相连的重要接口,其性能对系统的稳定性以及输出电能质量等具有重要作用。LC/LCL滤波器可以改善脉宽调制开关谐波的衰减,但是需要采用合适的阻尼方法消除谐振峰。本文以独立逆变器和并网逆变器系统作为研究对象,分别采用零相位陷波器有源阻尼法抑制谐振峰。当电网扰动或参数变化时,容易造成陷波频率点改变,导致谐振频率和陷波频率不能准确对准。本文提出分数阶零相位陷波器法,可以将陷波频率点设置在任意频率处。首先,分析了LC/LCL滤波器的特性并介绍两种谐振峰的阻尼方法。先介绍常用的无源阻尼法,接着从有源阻尼机理分析,详细介绍了基于滤波器的有源阻尼法。其中,基于零相位陷波器的有源阻尼法,具有相位是零且无需高精度传感器的优点。然而由于系统扰动或参数变化的影响,陷波器的中心频率点与LC/LCL滤波器的谐振频率点可能出现对不准问题。然后,针对此问题,提出分数阶零相位陷波器的应用原理和实现方法。在独立逆变器模型中,给出基于零相位陷波器法的RC控制器稳定性和谐波抑制性能公式推导。由于RC具有动态响应差的缺点,在并网逆变器模型中采用PIMR控制算法,并给出基于零相位陷波器法的PIM... 

【文章来源】：中原工学院河南省

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可再生能源发电量占比图

中原工学院硕士学位论文4（4）环保效果好。可再生能源风能、太阳能几乎对环境没有污染，燃料电池等的污染也很低。顺应节能减排的潮流，为可再生能源的利用提供有效的途径。（5）调节性能好。系统规模小，可以快速启动和停止，针对特殊场合例如大电网无法覆盖的地区，可以有效的利用和调节。图1.2分布式发电系统图图1.2为分布式发电系统图[5]，该方式采用基于直流母线电压控制相对简单，易于扩展。随着分布式发电利用率的提高，燃料电池和其他转换器的电能质量将提高。屋顶固定光伏阵列安装在住宅或公共建筑中，为了将太阳能光伏系统应用于电网或负载中，通常在可再生能源和公共电网中使用逆变器。逆变器作为重要的能量接口，被广泛应用于办公设备和生活电器，其性能影响发电系统的安全、稳定和质量。1.2逆变器的关键技术1.2.1输出滤波器由图1.2可知，逆变器是新能源发电与电网或负载间的重要接口，用来将直流电能转换为交流电[6]。逆变器的分类如表1.2所示，独立光伏发电[7]不并电网，多应用于电能容量小且带有蓄电池就可以独立运行的场合，例如通信基站、边远山区、太阳能设备等。并网光伏发电[8]没

中原工学院硕士学位论文6性特性，可以实现适当的有功功率或无功功率控制，并有良好的高频低通特性。随着分布式发电系统的飞速发展，与传统的L滤波器相比，LC滤波器或LCL滤波器用于衰减开关纹波，具有更好的性能和更低的成本。但是，LC滤波器或LCL滤波器引入了谐振极点，该极点在相应的谐振频率处给出了幅度峰值，与数字控制系统中的PWM处理和采样延迟等时间延迟有高度关联。它们固有的谐振使当前的控制器设计复杂化，并可能导致低的控制环路带宽甚至威胁系统稳定性。若开关没有损耗同时死区时间为零，则逆变器的阻尼比将为零，并且谐振峰值将出现在其幅值频率特性中，这可能会减小相位裕度并导致设计困难。尽管开关间的停滞时间和实际逆变器中不可避免的损耗对于限制滤波器的谐振峰值是有益的，但实际谐振峰值仍然很高，这会危及逆变器的安全及稳定运行。图1.3LC或LCL滤波器的逆变器系统图LC或LCL滤波器的电压源逆变器系统如图1.3所示,其中滤波器位于转换器输出和负载/电网之间。电压源逆变器被广泛应用于各种功率转换器中，通常采用LC或LCL输出滤波器来减轻转换器的开关纹波。采用合适的滤波器可以提高电能质量和稳定性。通常，直接对滤波器电压进行控制的不间断电源或分布式电源等采用LC滤波器[13][14]。LCL滤波器更广泛的应用在电流控制的并网逆变器中，比如有源整流器和电流控制的分布式发电系统[15][16]。比较常用滤波器的频率特性如图1.4所示，LC或LCL滤波器相比L型滤波器具有更好的高频谐波抑制能力。若提高L滤波器的谐波衰减能力，需要较大的电感值。为了在开关频率


本文编号：3296144