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三相并网逆变器滤波及锁相技术研究

邱燕  
【摘要】:随着能源与环境问题的日益突出,各国都加大了对分布式发电系统的研究,并网逆变器作为分布式发电系统中与电网接口的设备,起着至关重要的作用。并网逆变器的锁相技术与系统的性能息息相关,而滤波技术直接关系着进网电流的谐波大小,因此滤波技术以及锁相技术是三相并网逆变器的研究热点之一。 本文首先介绍了并网逆变器的应用领域、分类、控制策略、滤波技术以及锁相技术,然后根据基于电压定向的SVPWM控制策略,分别建立了三相并网逆变器在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,并实现了dq坐标系下的电流解耦。 通过分析LCL滤波器的数学模型,提出了一种根据进网电流谐波标准以及逆变桥中点电压谐波频谱设计滤波器的方法。同时根据实际无阻尼LCL滤波的三相并网逆变器的离散域模型,得到系统的稳定条件,并分析了阻尼电阻对系统滤波效果以及效率的影响。 通过分析基于单同步坐标系的锁相环在电网故障时锁相误差产生的原因,在锁相环中加入二阶广义积分器,并加入频率自适应环节、直流偏置消除模块以及启动特性改善模块,使锁相环在电网故障时能快速准确的锁相。 最后设计并完成了30kVA全数字控制的三相并网逆变器,给出了硬件和软件设计。以此样机为平台进行了并网实验,对比分析了采用单L滤波器、无源阻尼LCL滤波器以及无阻尼LCL滤波器的三相并网逆变器的效率以及进网电流的谐波值,同时验证了所采用的锁相环方法在电网故障情况下能快速准确锁相。仿真及实验结果与理论分析相吻合,验证了理论分析的正确性。


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