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T型三电平储能逆变器并联运行零序环流抑制研究

汪小东  
【摘要】:智能电网和分布式新能源的快速发展让储能技术的重要性愈发凸显。储能逆变器作为连接电网和储能装置的核心设备,能够保证储能装置和电网之间的能量顺利流动。三电平储能逆变器较传统两电平储能逆变器具有更小的输出电压谐波,更高的转换效率以及更小的EMI等优点,目前已经成为大功率储能逆变器研究和应用的热点;但是由于功率开关管的电流应力有限,单台储能逆变器的功率等级难以满足大功率应用场合的要求,使用多台储能逆变器并联运行能够简单有效的解决这一问题,但是这又会在并联逆变器间造成零序环流,零序环流的存在会降低系统的效率、严重影响并联系统的稳定运行。本文以T型三电平储能逆变器并联系统为研究对象,对其并联运行的零序环流抑制这一关键问题展开研究。首先,结合T型三电平储能逆变器的拓扑结构对其工作原理和调制算法进行分析;对T型三电平储能逆变器进行数学建模,根据其数学模型分析其并网控制算法;结合本文采用的直接共交、直流母线的并联拓扑,引出本文要研究的并联逆变器间零序环流抑制问题。然后,对两台T型三电平逆变器并联系统的零序环路进行分析和说明,并以多台T型三电平储能逆变器组成的并联系统中的一台储能逆变器的零序环流为出发点对其进行了建模分析,根据零序环流不同成分的激励源对零序环流的不同成分进行了定义和分类,针对不同成分的零序环流采用了相应的抑制策略,并通过仿真验证了策略的有效性。最后,以两台T型三电平储能逆变器并联系统的零序环流为出发点对其进行建模分析,指出零序环流的激励源是并联逆变器间零序电压差,根据这个结论和T型三电平储能逆变器的特点,提出了采用中矢量加零矢量的调制策略(2MV1Z)来保持并联系统中各台T型三电平储能逆变器零序电压为相同定值,从而消除零序激励源;并提出了结合中点电位控制的零序环流抑制方法以保证中点电位平衡和抑制可能出现偏移的零序环流;对2MV1Z调制算法的谐波和损耗性能进行了分析对比,仿真验证了算法的有效性。


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