三电平光伏并网逆变器共模电压优化PWM控制策略研究

论文摘要

随着光伏并网发电技术的广泛应用,并网逆变器产生的负面影响也受到越来越多的关注。其产生的共模电压不仅会对电机等负载造成伤害,还会通过寄生电容产生高频对地漏电流,形成电磁干扰(EMI)。本文在对并网逆变器中共模电压产生机理分析的基础上,提出了一种优化的SVPWM控制策略,并对该控制策略进行仿真研究,研制开发了一套基于TMS320LF2812 DSP的三相并网逆变实验样机。本文主要研究内容包括以下几个方面:首先,分析了三电平逆变器的工作原理,研究了逆变器开关管的开关状态对共模电压输出的影响,研究设计了一种优化的SVPWM控制算法,在三电平逆变器输出电压谐波不恶化的情况下,使得输出共模电压减少为母线电压的六分之一。其次,建立了三电平并网逆变器的数学模型,设计了整个三电平逆变系统的并网实现方案,并进行了仿真研究和验证。然后,设计了二极管箝位三电平逆变器的硬件实验平台,针对三电平逆变器主电路功率开关多,驱动信号不能共地的特点,设计一种利用光耦隔离驱动功率开关器件的驱动保护电路。最后,设计了PI控制环节来实现逆变输出电流的闭环控制,以实现逆变系统的并网发电功能,并给出DSP控制框图。本文分析、仿真研究了逆变器中共模电压输出过大的问题,提出一种新型SVPWM调制策略对输出共模电压进行抑制,不需改变硬件结构,也不存在SPWM带来的直流母线电压利用率较低的问题,这对交流电机驱动及并网逆变中共模干扰的抑制有良好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题研究目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 多电平拓扑结构发展现状
• 1.3.2 多电平控制策略研究现状
• 1.3.3 共模电压抑制的发展现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• CM SVPWM 控制策略'>第2章 三电平逆变器L_CM SVPWM 控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 NPC 三电平结构及原理
• 2.2.1 NPC 三电平逆变器结构
• 2.2.2 三电平逆变器工作原理
• 2.3 三电平逆变器共模电压
• 2.3.1 危害及形成机理
• 2.3.2 共模电压的抑制
• 2.4 L-CM SVPWM 算法的设计
• 2.4.1 判断参考矢量所处位置
• 2.4.2 输出电压矢量的作用时间
• 2.4.3 空间矢量开关序列
• 2.5 本章小结
• 第3章 三电平并网逆变器硬件电路设计
• 3.1 引言
• 3.2 功率电路设计
• 3.2.1 母线电容的设计
• 3.2.2 功率器件的设计
• 3.2.3 滤波电感的设计
• 3.3 控制电路设计
• 3.3.1 DSP 控制器
• 3.3.2 采样电路设计
• 3.3.3 调理电路设计
• 3.3.4 同步信号检测设计
• 3.4 驱动电路设计
• 3.5 系统过流保护电路设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制方案和系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统软件的总体设计
• 4.2.1 系统的资源分配
• 4.2.2 系统主程序构成
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统仿真与结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 逆变并网控制设计
• 5.3 MATLAB 仿真实现
• 5.3.1 系统控制结构框图
• 5.3.2 功能模块组成简介
• 5.3.3 SVPWM 算法的S-Function 实现
• 5.4 仿真研究和结果分析
• 5.4.1 仿真系统参数设定
• 5.4.2 并网系统的控制性能分析
• 5.4.3 等效PWM 载波调制波分析
• 5.4.4 三电平并网逆变系统谐波分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文成果
• 致谢