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《西华大学》 2017年
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低压微电网中两级LCC逆变系统及其并网控制策略研究

邱婷  
【摘要】:针对低压微电网特性及非线性因素、三相负载不平衡日益凸显的问题,对其控制方式和逆变系统的研究意义重大。本文对两级式拓扑结构的逆变系统进行了分析,前级通过Buck-Boost电路进行直流电压变换,跟随分布式电源电压波动影响来完成对电压的调整,以满足后级逆变器工作需要,后级并网逆变器采用LCC(电感-电容-电容,inductor-capacitor-capacitor)逆变电路将前级的输出电压转换成满足并网要求的交流电。文中首先利用状态空间平均法针对Buck-Boost电路进行分析建模,得到交流小信号的线性传递函数,针对系统的不稳定问题,设计了比例-积分补偿器,使控制系统在输入电压以及负载出现阶跃扰动情况下,能够有效抑制低频扰动并迅速跟随给定电压。然后分析建立了输出电压基波仅由输入的基波电压决定的电压型LCC逆变系统,在非线性负载和负载不平衡下均具有良好的输出电压质量。文章在LCC逆变系统优良特性的基础上,重点研究了LCC逆变系统的电压控制策略。针对LCC逆变器的开环控制策略存在启动超调大和无法抑制输入电压扰动,采用一种输出电压的实时滞环控制策略,有效减小了启动超调,同时实现了对电压扰动的快速调节。通过对LCC逆变器接入三相不平衡负载和非线性负载情况的分析,根据LCC逆变器系统的模型,设计了扰动分量的补偿器,引入一个补偿链抵消非线性负载的影响。针对调制过程中死区效应引起的输出电压幅值下降问题,通过对死区时刻单相桥臂的工作模式分析,设计了死区效应的消除抑制策略。同时,在阐述传统Pf-QV下垂控制原理的基础上,针对低压微电网设计了引入阻性虚拟阻抗的频率电压协调控制的改进的PV-Qf下垂控制策略。当逆变器向电网馈能时,设计了一种并网开环控制策略,仿真结果说明开环控制在理想情况下是可行的,而对于存在扰动的情况,采用比例-谐振控制策略将LCC逆变系统同步并入电网,控制系统能够无相位偏差的跟踪50Hz的正弦信号,同时对其他谐波具有衰减效果。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了含两个LCC逆变系统并联的微网仿真模型并进行孤岛和并网模式下的仿真分析。在孤岛模式下,验证了改进的针对低压微电网的下垂控制策略能实现两台逆变器的功率分配和平滑投切。在并网模式下,对设计的比例谐振控制器进行仿真,验证了并网电流能实现对给定电流的跟随和单位功率因数运行。此外,对LCC逆变器与LCL逆变器并网电流的波形质量进行了比较,LCC逆变器并网电流的稳态误差与谐波畸变率均小于LCL逆变器,进一步说明了LCC逆变器的优良特性。
【学位授予单位】:西华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM464

【参考文献】
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