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《南京航空航天大学》 2018年
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非理想电网下LCL型三电平并网逆变器控制策略研究

余婷婷  
【摘要】:由于传统能源的匮乏和污染的加剧,对于清洁可再生能源和环保的需求日益增加,分布式发电近年来成为电力系统的研究热点。而电力电子变换器在分布式发电中不可或缺,其中逆变器起到了电能质量转换作用,其稳定性关乎设备能否接入电网。分布式逆变电源所接入的电网由于非线性负载等原因常为时变的弱电网,存在大量低次谐波,同时会因短路故障而产生三相不平衡现象,影响分布式发电系统的安全性和稳定性。因此研究分布式式逆变器接入非理想电网时采用的电流控制环节成为保证并网逆变器的高效稳定运行必不可少的环节。本文首先分析分布式发电的研究现状,以LCL型三电平并网逆变器为研究拓扑对象,建立了三相并网逆变器在三相abc静止坐标系、两相αβ静止坐标系和同步dq旋转坐标系下的数学模型,并推导了同步dq旋转坐标轴下的解耦控制和两相αβ静止坐标轴下的无解耦控制模型。同时采用并推导三电平SVPWM调制的基本原理,提高直流侧电压利用率。为了能够在非理想电网中完成电网电压正负序分离并得到准确的相角信息,研究分析典型的几种锁相方法,分析它们的动态性能及稳态特性。通过仿真分析得出当电网不平衡时SSRF-PLL锁相环不能准确输出锁相角,而DSOGI-PLL的动态响应时间较长。当电网含有谐波时DDSRF-PLL在基波频率处波动较大,最后针对非理想电网情况选取基于正弦幅值积分器的锁相环方法。考虑到弱电网条件下电压不对称或谐波含量较高时,会导致并网电流畸变和不平衡,采用传统的双闭环电流控制策略已无法抑制电压扰动带来的影响。本文推导分析得到并网逆变器电网电压前馈函数,为满足非理想电网时三相逆变器的稳定工作,经研究分析得出一种电网电压特定次分量前馈控制策略,通过正弦幅值积分器提取电网电压特定次分量并加入SVPWM调制波中与网侧电压产生的影响相抵消。建立了基于两相αβ静止坐标系下的双闭环电流控制策略,采用准PR电流控制器再加入电网电压特定次分量前馈策略,实现了非理想电网下不平衡分量及谐波分量的抑制,从而降低了并网电流的稳态误差。为验证控制策略的正确性,通过PSIM进行非理想电网时各种工况下的仿真,分析并网电流的THD含量,以满足入网要求。最后搭建实验平台,实验采用基于正弦幅值积分器的锁相环,实验结果与仿真时一致,证明了该策略的实际可行性。
【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】:2018
【分类号】:TM464

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【参考文献】
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