基于改进重复控制的并网逆变器应用研究

摘要

在分布式发电系统中，并网逆变器作为衔接分布式发电单元与电网的接口设备，其性能直接影响了电网的安全稳定运行和新能源的使用效率。针对并网逆变器中谐波造成的输出波形畸变，近些年来各种输出波形控制技术层出不穷。本文以单相并网逆变器的入网电流谐波抑制方法为主要研究内容，针对改进重复控制的原理、稳定性、参数设计和对电网阻抗变化的鲁棒性进行了分析和研究。在此基础上，从有源阻尼策略角度出发，优化了零相位陷波器有源阻尼策略。
　　首先介绍了传统重复控制的原理、稳定性、谐波抑制能力，针对重复控制与PI串联和并联的复合控制方法进行了详细的分析，从稳定性和谐波抑制特性两方面比较了两种复合控制方法的优缺点。
　　针对复合控制器的不足，本文提出一种重复控制并联比例增益的改进重复控制策略，即比例积分多谐振（Proportional Integral Multi-Resonant，PIMR）控制器。在离散域分析了新控制器的稳定性，给出了PIMR控制器参数的设计方法，并在电网阻抗变化的情况下验证了控制器的鲁棒性，使得系统能够在一定的参数波动范围内保持稳定。仿真和实验验证了PIMR控制器不仅可以同时抑制多个频率的谐波信号，同时还具有良好的动态特性。
　　针对LCL型并网逆变器输出滤波器存在的谐振问题，本文提出一种基于分数阶零相位陷波器的有源阻尼策略。分数阶零相位陷波器由FIR滤波器近似实现，采用拉格朗日插值法设计求解，并应用于 PIMR控制器中,解决了整数阶陷波器可能存在的陷波频率与 LCL滤波器谐振频率不匹配的问题。仿真和实验对比分析了整数阶和分数阶零相位陷波器的阻尼效果，证明了分数阶零相位陷波器能提高系统的鲁棒性和稳定性。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 并网逆变器

1.3 并网电流控制方法的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 重复控制基本原理及其复合控制方法分析

2.1 重复控制的基本思想与改进

2.2 重复控制系统性能分析

2.3 RC与PI结合的复合控制方法分析

2.4 本章小结

第三章 比例积分多谐振控制器设计及其在并网逆变器中的应用

3.1 单相L滤波并网逆变器的建模

3.2 比例积分多谐振控制器原理及参数设计

3.3 弱电网下的鲁棒性分析

3.4 仿真结果及分析

3.5 实验结果及分析

3.6 本章小结

第四章 分数阶零相位陷波器在比例积分多谐振控制器中的应用

4.1 单相LCL并网逆变器模型分析

4.2 分数阶零相位陷波器有源阻尼方法

4.3 仿真结果及分析

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文