储能逆变器的LCL滤波器参数优化及电流控制稳定性分析

摘要

在清洁能源迫切需求的今天，利用风力和光伏等来发电是最受期待的新型清洁能源应用方式。然而这类分布式发电系统受到天气等因素的影响较大，可能导致在用电高峰期供电不足，而用电低谷期又无法满功率发电，因此在分布式发电高速发展过程中，这种现象成为一个迫切需要解决的问题。作为解决办法提出了储能逆变器，通过其与分布式电网电能的双向流动可以达到为分布式发电系统削峰填谷的目的。针对当今储能逆变器的研究热点，本文对储能逆变器的LCL滤波器参数的优化设计和电流控制的稳定性进行了研究。
　　由于LCL型滤波器相较其它并网滤波器具有体积和成本上的优势，LCL成为最近工程应用较多的一种滤波结构。但其所具备的三阶滤波特性以及多个相互交叉的滤波参数，使得其在具体设计上存在一定难度。本文分析总结了LCL参数设计方法，并提出一种基于视在功率最小化的设计思路；在该设计方法的基础上以滤波器输出谐波电流的衰减比最小为目标函数进行优化求解，从而获得一组具有较好滤波效果的滤波参数，为实际工程应用提供了指导意义。
　　本文同时也对基于LCL型滤波器的系统电流控制稳定性问题做了深入研究，首先考虑含纯延时的系统在离散域分析的精确性，分析了两种电流反馈方式下电流控制的稳定性。其次基于分析得到的储能逆变器交流侧电流反馈方式下电流控制不稳定的结论，深入分析了该方式下阻尼控制对模块电流控制稳定性的影响，并从系统不稳定的原因出发提出一种新型的双带通滤波器的阻尼控制方法。最后以电容串电阻的阻尼方式为例给出一种基于根轨迹的PI参数设计方法并分析了串联电阻大小与系统稳定性的关系，同时分析了电网阻抗对电流控制稳定性的影响。
　　在MATLAB-simulink下搭建了储能逆变器的仿真模型，同时通过实验的方法一起对本文的提出的方法与结论做出了验证。

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第一章 绪论

1.1储能逆变器的研究背景及意义

1.2国内外储能逆变器的研究概况

1.3本文的主要内容

第二章 基于LCL储能逆变器的分析

2.1基于LCL储能逆变器结构分析

2.2储能逆变器的建模

2.3储能逆变器控制结构的介绍

2.4本章小结

第三章 LCL滤波器的参数设计与优化

3.1 LCL滤波器原理及特性分析

3.2 LCL滤波器参数设计

3.3 LCL滤波器的优化设计

3.4参数优化分析

3.5本章小结

第四章 电流控制的稳定性分析

4.1不同电流反馈点电流控制的稳定性分析

4.2阻尼控制对电流控制的稳定性影响

4.3基于电流内环PI控制的稳定性分析

4.4电网阻抗对电流控制稳定性的影响

4.5本章小结

第五章 仿真实验分析

5.1仿真分析

5.2试验分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历及硕士期间的主要研究成果