三相三电平逆变器中点电位控制及其并联系统零序环流抑制技术研究

摘要

随着不可再生能源的逐渐枯竭和能源需求的不断增长，智能电网和新能源发电技术逐渐成为研究热点。为了缓解大量新能源发电接入电网对电网造成的冲击，同时提高电网效率，大量储能系统得到了应用。本文针对储能系统中三电平逆变器的相关问题进行了研究。重点对直流侧中点电位控制、逆变器并联系统零序环流问题展开研究。
　　本文首先介绍逆变器多电平拓扑及其调制策略的发展，对现有三电平中点控制和零序环流抑制策略进行了比较分析。
　　其次，介绍了T型三电平拓扑工作方式，介绍了基于60°坐标系的三电平空间矢量实现方法，对三相并网逆变器进行建模并设计控制器，根据中点电流分量设计了直流侧支撑电容参数，根据对电感纹波和并网电流谐波要求设计了滤波电感参数。
　　再次，分析三电平逆变器直流侧中点电位波动原因，对中点电位进行数学建模分析。对于中点电位控制，传统方法通常只是消除中点电位的直流分量，对其低频纹波分量抑制效果有限。本文提出PR控制器实现在三倍基波频率处的开环增益无限大，来实现中点电位的低频纹波抑制，其控制器参数由伯德图来分析选取。
　　最后，本文分析了中点电位波动和零序环流之间存在的“耦合”关系，为减小中点电位偏移差对零序环流的影响，将逆变器直流侧中点相互连接。针对三电平逆变器并联系统，传统的零序环流抑制方法，除了增加隔离变压器等硬件方法，通常是尽量减小逆变器间的参数差异来减小零序环流，在逆变器工况发生变化时零序环流变化很大。理论分析和仿真验证零序环流谐波主要成分为3、9…倍基频分量，因此本文采取了准PIR控制器来抑制零序环流低频分量，在低频处实效无穷大增益，从而实现无静差控制。
　　通过仿真和实验验证了关于中点电位和零序环流的理论分析的正确性，也验证了所提出的抑制中点纹波和零序环流策略的有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2研究现状

1.3本文研究内容

2 三相三电平逆变器系统工作原理分析

2.1 T型三电平拓扑工作原理简介

2.2 60°坐标系下三电平SVPWM算法分析

2.3 硬件参数设计

2.4 三相并网逆变器建模及控制器设计

2.5 仿真和实验

2.6 本章小结

3 三电平逆变器系统中点电位低频纹波抑制

3.1 三电平逆变器中点电位分析

3.2三电平逆变器中点电位控制

3.3实验

3.4本章小结

4 三电平逆变器并联系统零序环流抑制

4.1 三电平逆变器并联系统零序环流分析

4.2三电平逆变器并联系统零序环流抑制策略

4.3仿真及实验

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

致谢

参考文献