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三电平光伏并网逆变器的控制策略研究

张健  
【摘要】: 随着全球能源危机和环境污染的日益严重,太阳能的开发和利用受到世界各国的普遍关注。光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。在此背景下,本文对光伏并网逆变器的拓扑结构和并网控制方案进行了重点研究。 传统的两电平并网逆变器开关损耗大,直流电压利用低,输出电流谐波高,无法实现高压高质量的并网要求。本文采用了三电平NPC光伏并网逆变主电路,分析了其工作原理,着重研究了空间矢量PWM调制方法。针对三电平逆变器直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,本文采用了一种只需检测各相电流和中点电压波动的方向,动态调整正负小矢量作用时间实现中点电位平衡控制方法。仿真结果验证了方法的有效性。 建立了三电平并网逆变器在静止ABC坐标系下的数学模型,通过坐标变换,推导了同步旋转dq坐标系下的数学模型。为了实现并网电流的跟踪控制,本文在旋转dq坐标系下提出了电流重复预测无差拍控制方案。构造状态观测器,对逆变器下一拍输出电流进行预报,补偿数字控制系统存在时间上的延时;同时,构造重复预测观测器,对下一时刻指令电流进行预测,在相同的采样频率下提供更为精确的并网电流预测值。整个方案消除了延时对控制系统的影响,实现无静差跟踪指令电流,动态响应快,降低了并网输出电流畸变率,改善了系统的控制性能。仿真结果表明了该方案的有效性和可行性。


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