无线并联逆变系统按容分配负荷的研究

摘要

伴随着人类对能源需求量的不断增加以及传统化石能源的枯竭，新能源的开发和利用越来越受到人们的青睐。太阳能分布式发电以拥有巨大资源、无污染等优点在世界各地得到广泛应用。作为分布式发电系统关键技术—逆变器并联技术越来越受到学术界的关注，使用下垂控制的无线并联技术以冗余度高、接线较少等优点而优于其他并联控制方式。但在分布式发电系统中具有容量大小不等逆变器并联。为了使各个逆变器得到合理的利用，就需要对不同容量的逆变器进行合理负荷分配。针对这一点本文展开了重点讨论与分析，基于下垂控制原理，对逆变电源输出电压的幅值和频率进行了动态分析，得到了系统收敛的临界下垂系数以及不同容量逆变器并联时按容分配负荷的充分条件。
　　本文首先介绍了单相全桥逆变器的工作原理，并对其进行数学建模以及控制策略进行设计。包括电压环和电流环参数的选取和带非线性负载时算法的改进。同时搭建仿真平台对控制策略的有效性进行验证。
　　其次在不同容量逆变器无线并联时按容分配负荷上进行了重点研究。首先建立并联电路系统模型，对引入的下垂控制原理进行介绍；然后基于下垂控制方程，联立经过滤波后的逆变器输出功率方程，组成逆变器输出电压幅值和频率的动态方程组，对逆变电源的输出电压的幅值和频率收敛性进行分析，同时得到逆变电源按其自身容量分配负荷的一个充分条件，最后搭建仿真和实验平台对不同容量逆变器并联按容分配负荷的充分条件进行验证。
　　最后对系统的硬件和软件进行设计。在硬件上，主要涉及直流母线电容和开关管型号的选取、驱动电路和缓冲吸收电路的设计以及LC滤波电路的参数的选取；在软件上，主要涉及系统的主程序和中断程序流程图介绍、低通滤波器和重复控制的离散化、PI算法的数字化及输出阻抗的设计。对其中的输出阻抗设计进行仿真和实验，验证引入具有带通滤波器的虚拟阻抗可以减小系统的奇次谐波阻抗，使系统带非线性负载时电压畸变率大大减小。

目录

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 光伏发电系统概述

1.3 逆变器并联控制技术概述

1.4 本文主要内容安排

第2章 单台逆变器研究

2.1引言

2.2单相全桥逆变器工作原理

2.3 SPWM调制技术

2.4 单相全桥逆变器数学建模

2.5 控制器的设计

2.6 单台逆变器的双环控制仿真

2.7 本章小结

第3章 不同容量逆变器按容分配负荷

3.1 引言

3.2 下垂控制原理

3.3 加权递推平均滤波法

3.4 无线并联系统按容分配负荷

3.5 本章小结

第4章 系统硬件和软件设计

4.1引言

4.2 硬件电路设计

4.3软件设计

4.4 本章小结

第5章 并机系统仿真与实验

5.1 引言

5.2 逆变器并联系统仿真

5.3 逆变器并联系统实验

5.4本章小结

第6章 总结和展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

发表期刊论文和参与科研项目

致谢

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