基于微电网的多功能并网逆变器控制策略研究

摘要

分布式发电单元、电力电子装置和各种复杂负载接入电网对电网稳定运行造成很大的影响。对于传统的无功和有功补偿方法，需要增加设备对电能质量问题中的谐波和无功进行补偿，无疑增大了系统的投资成本。采用原有设备对系统进行电能质量治理无疑成为了一个研究重点。　　对于微电网中的并网逆变器是微电网系统的重要装置，是实现电能转化的核心，对其主电路拓扑的分析发现其与电能质量治理装置具有相同的主电路结构，两者区别就在于控制策略的不同，对并网逆变器的控制策略重新设计使其具有并网发电和主动治理电能质量的功能。　　本文研究的主要内容以微电网中的并网逆变器为背景，根据其与电能治理装置中的有源电力滤波器具有相同的主电路拓扑结构，可以在不更改其硬件设备的基础上对其控制策略进行重新设计，使其在原有设备的基础上可以进行并网发电和电能质量主动治理。　　首先对于该多功能并网逆变器的研究背景和控制策略的研究现状进行阐述，了解到多功能并网逆变器研究中的问题所在。对电能质量治理装置中的多种谐波检测方法进行分析，着重对其指令电流进行了分析，指令电流生成对后面控制策略的控制精度产生较大影响，在此对指令电流生成进行了详细的分析。然后对LCL型多功能并网逆变器进行数学建模，并对其中由于坐标变换产生的耦合问题进行分析，并对其中的LCL滤波器参数进行详细的设计。然后对多功能并网逆变器的控制策略进行重新设计，对于增加LCL滤波器对系统稳定产生的影响在此进行了详细的分析。对LCL滤波器固有的谐振问题以及谐振抑制方法进行了分析，选择了更为节约成本的有源阻尼方法进行谐振抑制。结合其控制策略进行分析后，选择了可以进行有源阻尼抑制的电容电流反馈和并网指令电流双闭环控制策略对系统进行控制。　　最后在此前分析的基础上，对系统硬件进行设计。采用TMS320F28335数字信号处理器作为该系统的控制器，以及对其外围电路、采样电路和软件系统程序等进行设计。最后使用MATLAB/Simulink对系统控制策略进行仿真分析，并采用上述设计的实验电路对其进行实验验证。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 多功能并网逆变器研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 多功能并网逆变器指令电流计算

2.1 常用的谐波及无功检测方法分析

2.2 本文所用谐波检测方法

2.3 FBD法与ip-iq法特点比较

2.4 并网指令电流合成

2.5 本章小结

3 多功能并网逆变器数学建模与分析

3.1 多功能并网逆变器拓扑结构分析

3.2 多功能并网逆变器前级电路分析

3.3 多功能并网逆变器数学建模

3.4 LCL滤波器对多功能并网逆变器的影响

3.5 本章小结

4 LCL多功能并网逆变器控制策略研究

4.1 多功能并网逆变器控制目的和原理

4.2 LCL型多功能并网逆变器控制策略分析

4.3 LCL多功能并网逆变器控制策略

4.4 本章小结

5 LCL型多功能并网逆变器系统设计及仿真实验分析

5.1 多功能并网逆变器主电路设计

5.2 多功能并网逆变器软件系统设计

5.3 系统仿真和实验验证

5.4 系统实验结果与分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果