本文關(guān)鍵詞：單相逆變器無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)均流控制研究

  更多相關(guān)文章： 單相逆變器 PI控制 準(zhǔn)PR控制 并聯(lián)控制 虛擬阻抗

【摘要】：在傳統(tǒng)能源向清潔能源的轉(zhuǎn)型過(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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,通常需要將逆變器進(jìn)行并聯(lián),采用無(wú)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(kāi)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(duì)線性和非線性負(fù)載進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。為了獲得更高的穩(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(guò)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(cè)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(duì)比分析。為了設(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(duì)影響系統(tǒng)環(huán)流的因素進(jìn)行分析,對(duì)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(wú)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(duì)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/Simulink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(tái)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)系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)態(tài)精度更高。
【關(guān)鍵詞】：單相逆變器 PI控制 準(zhǔn)PR控制 并聯(lián)控制 虛擬阻抗
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 單臺(tái)逆變器獨(dú)立運(yùn)行控制技術(shù)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 諧振控制9
• 1.2.2 重復(fù)控制9-10
• 1.2.3 無(wú)差拍控制10
• 1.2.4 滑模變結(jié)構(gòu)控制10
• 1.2.5 模糊控制10-11
• 1.3 并聯(lián)逆變器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 集中控制12
• 1.3.2 主從控制12-13
• 1.3.3 分散邏輯控制13
• 1.3.4 無(wú)互聯(lián)線控制13-14
• 1.4 課題研究意義與主要工作14-16
• 第二章 單相逆變器獨(dú)立運(yùn)行PI控制策略16-34
• 2.1 單相逆變器模型分析16-20
• 2.1.1 SPWM工作原理分析16-17
• 2.1.2 逆變器數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.2 帶負(fù)載電流前饋的電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)PI控制設(shè)計(jì)20-27
• 2.2.1 帶負(fù)載電流前饋的電流電壓雙環(huán)PI控制模型21-23
• 2.2.2 主導(dǎo)極點(diǎn)法原理分析23-24
• 2.2.3 帶負(fù)載電流前饋的電流電壓雙環(huán)PI控制參數(shù)設(shè)計(jì)24-27
• 2.3 基于PI控制的逆變器仿真研究27-32
• 2.3.1 負(fù)載模塊設(shè)計(jì)27-29
• 2.3.2 帶負(fù)載電流前饋的電感電流內(nèi)環(huán)輸出電壓外環(huán)PI控制逆變器仿真研究29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 基于準(zhǔn)PR控制的逆變器控制策略34-52
• 3.1 準(zhǔn)PR控制理論34-35
• 3.2 準(zhǔn)PR控制器的參數(shù)分析35-37
• 3.3 帶負(fù)載電流前饋的雙環(huán)逆變器準(zhǔn)PR控制設(shè)計(jì)37-46
• 3.3.1 內(nèi)外環(huán)控制器比例部分設(shè)計(jì)38-40
• 3.3.2 電感電流內(nèi)環(huán)基波準(zhǔn)諧振控制器設(shè)計(jì)40-42
• 3.3.3 輸出電壓外環(huán)基波準(zhǔn)諧振控制器設(shè)計(jì)42-44
• 3.3.4 諧波準(zhǔn)諧振控制器設(shè)計(jì)44-46
• 3.4 基于準(zhǔn)PR控制的逆變器仿真研究46-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第四章 逆變器無(wú)線并聯(lián)系統(tǒng)控制策略52-68
• 4.1 逆變器等效阻抗模型52-55
• 4.1.1 基于PI控制的逆變器等效阻抗52-54
• 4.1.2 基于準(zhǔn)PR控制的逆變器等效阻抗54-55
• 4.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流特性分析55-58
• 4.2.1 并聯(lián)系統(tǒng)等效電路模型55-56
• 4.2.2 環(huán)流定性分析56-58
• 4.3 功率下垂法控制策略58-62
• 4.3.1 逆變器并聯(lián)功率特性58-59
• 4.3.2 功率下垂法控制原理59-61
• 4.3.3 功率下垂法參數(shù)選擇61-62
• 4.4 基于虛擬阻抗的下垂控制62-67
• 4.4.1 虛擬阻抗環(huán)理論分析62-63
• 4.4.2 虛擬阻抗設(shè)計(jì)63-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 逆變器并聯(lián)運(yùn)行仿真研究68-88
• 5.1 逆變器并聯(lián)仿真模型68-69
• 5.2 虛擬阻抗對(duì)比實(shí)驗(yàn)69-72
• 5.3 不同下垂系數(shù)仿真72-73
• 5.4 基于PI控制的逆變器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)73-81
• 5.4.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能測(cè)試73-79
• 5.4.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試79-81
• 5.5 基于準(zhǔn)PR控制的逆變器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)81-86
• 5.5.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能測(cè)試81-84
• 5.5.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試84-86
• 5.6 本章小結(jié)86-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88
• 6.2 展望88-90
• 致謝90-92
• 參考文獻(xiàn)92-94

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