三相独立/并网双模式逆变器控制策略研究

摘要

随着环境污染和能源紧缺的加剧,新能源的研究受到越来越多的关注。本文以一台并网/独立两用逆变器为基础,分别分析了逆变器在独立模式和并网模式下的控制策略及相关技术设计,对LCL滤波器设计、逆变器建模、PR控制等进行了深入细致的研究。
　　首先,给出了放电逆变器的主电路结构,分析了并网/独立两种模式的切换方式,建立了逆变器在独立模式和并网模式下的数学模型,其中,独立模式选用的是LC滤波器,而并网模式则选用的是LCL滤波器。
　　其次,以并网模式为主,推导分析了LCL滤波器参数与其性能指标之间的关系,选择逆变器侧电流纹波、电容吸收的无功功率、以及并网电流纹波与逆变器侧电流纹波的比值三个性能为出发点,通过反复试凑的方法,得到最优的一组 LCL参数值,并验证了当设计的LCL滤波器转换为LC滤波器时,满足独立模式的要求。
　　然后基于独立和并网两种模式的数学模型,分别设计了独立和并网两种控制策略。其中,在独立模式下,选用瞬时值PI控制+重复控制作为电压控制器,给出了PI参数和重复控制器参数设计的步骤和设计的结果。在并网模式下,并网电流的控制选用电容电流内环比例控制,并网电流外环PR控制的双环控制策略,借助仿真工具,提出了一种简单的双环控制器参数设计方法。
　　最后,设计了一套180kVA用于蓄电池放电的独立/并网双模式的逆变器系统,重点介绍逆变器主电路及控制电路中关键部分的选型及设计,在Matlab里搭建系统模型进行仿真研究,研制一台逆变器样机,对逆变器控制策略的有效性进行实验验证,实验结果与理论和仿真分析结论相一致,验证了分析的正确性。

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1 绪 论

1.1 放电逆变器的研究背景

1.2 蓄电池放电逆变器研究的意义

1.3 逆变器研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 双模式放电逆变器

2.1 双模式逆变器主电路结构及其模式切换

2.2 独立模式下逆变器的数学模型

2.3 并网模式下逆变器的数学模型

2.4 空间矢量PWM调制/SVPWM

2.5 本章小结

3 放电逆变器输出滤波器设计

3.1 逆变器输出滤波器的对比分析

3.2 并网LCL滤波器性能分析及参数设计

3.3 独立模式下LC滤波器的参数验证

3.4 本章小结

4 放电逆变器控制器设计及相关技术

4.1 独立模式下逆变器电压控制

4.2 影响并网电流控制性能的主要技术

4.3 谐振控制

4.4 并网电流双环控制器及参数设计

4.5 本章小结

5 逆变器装置设计及仿真实验结果分析

5.1 放电逆变器整体结构和技术指标

5.2 逆变器主电路设计与参数选择

5.3 控制电路设计

5.4 仿真结果及其分析

5.5 实验结果及其分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录