單相雙模式逆變器控制及其切換方法研究.pdf

1、當(dāng)今世界面臨著能源枯竭的嚴(yán)峻形勢(shì)，在這種背景下，以風(fēng)能、太陽(yáng)能為代表的可再生能源開(kāi)發(fā)與利用得到重視。分布式發(fā)電系統(tǒng)是可再生能源利用主要途徑之一，而雙模式逆變器作為其核心部件，起著向電網(wǎng)輸送電能的重要作用。目前，關(guān)于逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究還存在一些不足。
　　為此，本文將著重研究以下幾個(gè)方面課題：雙模式逆變器輸出濾波器設(shè)計(jì)、獨(dú)立運(yùn)行模式逆變器電壓控制技術(shù)、并網(wǎng)運(yùn)行模式逆變器電流控制技術(shù)、雙模式逆變器不同工作模式間無(wú)縫切換方法。
　

2、　雙模式逆變器獨(dú)立運(yùn)行時(shí)采用LC型結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用LCL型結(jié)構(gòu)，其工作特性存在巨大差異，因此，濾波器設(shè)計(jì)顯得尤為重要。為此，本文定量分析了雙橋臂輸出電壓諧波的分布情況，并依據(jù)濾波電容電壓畸變率、逆變器側(cè)電感電流紋波、并網(wǎng)電流畸變率三個(gè)指標(biāo)選取濾波器參數(shù)，并從理論上系統(tǒng)地闡述了LCL濾波器設(shè)計(jì)方法。
　　獨(dú)立運(yùn)行模式下，本文建立了逆變器傳遞函數(shù)形式的數(shù)學(xué)模型，基于此，分別研究了瞬時(shí)值電壓?jiǎn)苇h(huán)PID控制技術(shù)和基于電容電流反饋雙環(huán)控

3、制技術(shù)，并引入極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)控制器參數(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明逆變器輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)態(tài)精度高。也驗(yàn)證了引入電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制后，系統(tǒng)表現(xiàn)更好抗負(fù)載擾動(dòng)能力。
　　并網(wǎng)運(yùn)行模式下，本文建立了LCL并網(wǎng)逆變器傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)分析基于電容電流反饋并網(wǎng)電流控制器設(shè)計(jì)，電流控制器分別為為PI和PR兩種形式。同時(shí)引入了基于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差、相位裕度和幅值裕度控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方法，這種方法能準(zhǔn)確地獲得合適閉環(huán)參數(shù)。仿真結(jié)果

4、證實(shí)了參數(shù)設(shè)計(jì)有效性與正確性，系統(tǒng)表現(xiàn)出較好動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性。
　　雙模式逆變器具有并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行兩種狀態(tài)，依據(jù)兩種工作狀態(tài)的特點(diǎn)，闡述兩種模式間相互切換時(shí)序圖。針對(duì)傳統(tǒng)并網(wǎng)模式切換獨(dú)立模式方法可能引起負(fù)載電壓畸變問(wèn)題，為此，在切換時(shí)刻可先設(shè)定并網(wǎng)基準(zhǔn)電流逐漸減小至零后，再進(jìn)行切換。仿真結(jié)論表明整個(gè)切換過(guò)程實(shí)現(xiàn)了平滑的過(guò)渡，也證實(shí)了本文提出方法的正確性與有效性。
　　為驗(yàn)證仿真與理論分析正確性，搭建了原理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并詳