三相PWM并网变换器阻抗特性建模及稳定性分析

摘要

随着化石能源的开采和利用，环境污染与能源短缺问题日益严重，可再生能源的使用受到各国的重视。并网变换器作为可再生能源技术中关键的一环，其稳定性问题不容忽视。因此本文针对三相PWM并网变换器的稳定性问题进行研究。本文拟采用小信号阻抗建模方法，在同步旋转坐标系下建立有关三相PWM并网变换器的阻抗模型，基于所建立的阻抗模型，用广义奈奎斯特判据判断控制环节对系统稳定性的影响。
　　本文首先在同步旋转坐标系下针对三相PWM变换器进行阻抗建模，推导出并网变换器主电路的阻抗模型，由于系统建立在同步旋转坐标系下，在建立阻抗模型时需考虑锁相环对系统的影响，并在此基础上考虑电流环，建立带有锁相环和电流环的系统整体阻抗模型。
　　由于LCL滤波器在实际中被广泛使用，所以本文建立了带有LCL滤波器的三相 PWM并网变换器阻抗模型。LCL滤波器在同步旋转坐标系下存在耦合，所以本文针对耦合环节在电流环中加入全解耦控制，将其加入到系统的阻抗模型中，结合锁相环、系统的主电路模型构成完整的阻抗模型。此外为了抑制LC L滤波器可能引入的谐振问题，阻抗模型中加入有源阻尼作用。基于建立的阻抗模型，用奈奎斯特曲线分析了控制系统参数以及有源阻尼作用对系统稳定性的影响。
　　基于上述建立的阻抗模型，本文针对三相PWM并网变换器建立带有直流电压环和交流电压环的阻抗模型，直流和交流电压环分别用于控制直流侧电压和交流侧的电网电压。考虑电压环、锁相环和电流环对系统的影响，结合主电路模型，建立完整的阻抗模型，用奈奎斯特曲线分析系统参数对系统稳定性的影响，
　　针对上述系统模型，在 Simulink中搭建了相对应的详细模型，并进行了仿真验证，此外，在实验室的三相并网变换器实验平台上，完成了对系统的稳定性分析和对所提模型的实验验证，证明了所建模型的准确性。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 并网变换器稳定性问题

1.3 基于阻抗建模的稳定性分析

1.4 主要研究内容

第2章 三相PWM并网变换器阻抗模型

2.1 引言

2.2三相并网变换器的主电路阻抗建模

2.3 考虑控制系统的小信号阻抗模型

2.4 控制系统参数对系统稳定性的影响

2.5 本章小结

第3章 采用LCL滤波器的三相PWM变换器阻抗模型

3.1 引言

3.2 三相LCL变换器主电路阻抗模型

3.3 考虑控制系统的小信号阻抗模型

3.4 LCL滤波器模型和简化的单L滤波器模型对比

3.5 控制系统参数对系统稳定性的影响

3.6加入有源阻尼的小信号阻抗模型

3.7 本章小结

第4章 带有电压环的三相PWM并网变换器阻抗模型

4.1 引言

4.2 考虑电压环的并网变换器小信号模型

4.3 控制系统参数对系统稳定性的影响

4.4 本章小结

第5章 实验结果分析

5.1 引言

5.2 实验平台介绍

5.3 实验验证及结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及其它成果

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致谢