單相逆變器無互連線并聯(lián)均流控制研究.pdf

1、在傳統(tǒng)能源向清潔能源的轉(zhuǎn)型過程中，風(fēng)機(jī)、光伏電池獲得的電能直接并入電網(wǎng)會(huì)增加電網(wǎng)電壓諧波含量，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而如直接對負(fù)載供電則不能滿足負(fù)載的額定電壓標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重縮短電氣設(shè)備壽命。此外，數(shù)字化系統(tǒng)和電子精密器件對電能質(zhì)量提出了更苛刻的要求。逆變器作為不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)DC-AC變換，其性能直接決定輸出電壓特性，因此有效的逆變器控制方法對UPS系統(tǒng)而言非常關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，為了擴(kuò)大UPS的容量，通常需要將逆

2、變器進(jìn)行并聯(lián)，采用無互聯(lián)線并聯(lián)以適應(yīng)分布式系統(tǒng)的要求，并聯(lián)技術(shù)中最關(guān)鍵的是抑制環(huán)流和功率均分控制。
　　本文建立了單相全橋逆變器等效模型，使用單極性倍頻SPWM調(diào)制方式，并根據(jù)開關(guān)頻率設(shè)計(jì)了LC濾波參數(shù)。采用帶負(fù)載電流前饋的電感電流內(nèi)環(huán)輸出電壓外環(huán)的控制模型，雙環(huán)均使用PI控制器，根據(jù)極點(diǎn)配置法確定控制參數(shù)。在Matlab/Simulink中搭建模型，分別對線性和非線性負(fù)載進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，測試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
　　為了獲得

3、更高的穩(wěn)態(tài)電壓精度，本文設(shè)計(jì)了基于準(zhǔn)比例諧振(PR)控制的逆變器模型。同樣采用帶負(fù)載電流前饋的電感電流內(nèi)環(huán)輸出電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)，按照先確定內(nèi)外環(huán)比例環(huán)節(jié)、再確定內(nèi)外環(huán)基波準(zhǔn)諧振環(huán)節(jié)、最后確定內(nèi)環(huán)諧波準(zhǔn)諧振環(huán)節(jié)的順序進(jìn)行準(zhǔn)PR控制參數(shù)設(shè)計(jì)，通過根軌跡判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，并結(jié)合波特圖確定合適內(nèi)外環(huán)帶寬。在Matlab/Simulink中搭建模型進(jìn)行仿真測試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，并與雙環(huán)PI控制的輸出電壓特性進(jìn)行對比分析。
　　為了

4、設(shè)計(jì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，本文首先建立了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效阻抗模型，對影響系統(tǒng)環(huán)流的因素進(jìn)行分析，對比了帶負(fù)載電流前饋與不帶負(fù)載電流前饋逆變器的等效輸出阻抗特性。著重闡述了系統(tǒng)阻抗為阻性時(shí)的系統(tǒng)功率特性以及下垂控制均分有功和無功的原理，并給出下垂系數(shù)選取參考條件。為了減小環(huán)流，設(shè)計(jì)阻性和感性虛擬阻抗，為了進(jìn)一步抑制帶非線性負(fù)載時(shí)諧波電流對輸出電壓的影響，本文設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)諧振虛擬阻抗，可以進(jìn)一步降低輸出電壓的諧波含量。在Matlab/Simul

5、ink中搭建基于PI控制和準(zhǔn)PR控制的逆變器并聯(lián)模型，由仿真結(jié)果可知，阻性和感性的虛擬阻抗均可以有效抑制并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流;增大下垂參數(shù)可以一定程度上減小環(huán)流，但要同時(shí)考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸出電壓降落程度選擇合適的參數(shù);將等效輸出阻抗設(shè)計(jì)成阻性的虛擬復(fù)阻抗在基于PI控制和基于準(zhǔn)PR控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中均取得了比較好的效果。加入準(zhǔn)諧振虛擬阻抗后，帶非線性負(fù)載時(shí)輸出電壓THD進(jìn)一步下降。與單臺運(yùn)行逆變器特性不同，當(dāng)逆變器采用雙環(huán)PI控制時(shí)，并聯(lián)系