单相独立/并网运行逆变器控制技术的研究

论文摘要

近年来,由于环境污染加重以及能源危机的出现,可再生能源和新能源的开发逐渐成为人们研究的焦点。然而新能源的大规模应用需要通过分布式发电系统来实现,这就要求开发性能优越的并网发电系统。本文以独立与并网双模式运行的并网逆变器作为研究对象,从系统拓扑、控制方法、参数选取等方面,详细分析了并网逆变器的一些关键技术。采用了负载电流偏差前馈控制来解决半桥逆变器分压电容的均压问题,采用了一种新型并网控制方法,实现逆变器独立模式与并网模式之间的无缝切换。在对系统数学模型分析的基础上,加入了负载电流前馈,来提高系统的外特性,分别在逆变器独立工作与并网运行两种情况下对两种负载电流前馈方法进行了详细的分析比较,通过理论分析、仿真和实验指出:将负载电流前馈加在电流环上既能提高了系统的负载特性,又不影响进网电流波形质量。供电电能质量是衡量并网逆变器性能的一个重要参数,本文主要对进网电流总的谐波畸变的影响因素进行了分析,此外也对电流直流分量、网侧功率因数进行了研究分析。最后进行了仿真分析,并以1kVA的双降压式半桥逆变器作为原理样机进行了实验验证。在理论分析的基础上,优化选择参数,样机的并网运行具有较低的电流THD且较高的网侧功率因数,且由于采用了双降压式半桥逆变器的主电路拓扑,系统具有高可靠性和高效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 能源危机与环境污染
• 1.2 可再生能源
• 1.3 分布式发电系统的标准及要求
• 1.3.1 分布式发电系统并网标准
• 1.3.2 并网逆变器的要求
• 1.4 并网逆变器的分类
• 1.4.1 单级拓扑结构
• 1.4.2 两级拓扑结构
• 1.5 并网逆变器的控制策略
• 1.6 并网逆变器的发展和现状
• 1.6.1 国外的研究现状
• 1.6.2 国内的研究现状
• 1.7 本文研究的意义和内容
• 1.7.1 本文研究的意义
• 1.7.2 本文研究的内容
• 第二章 逆变器工作原理及系统分析
• 2.1 引言
• 2.2 单台双降压式半桥逆变器
• 2.2.1 单台双降压式半桥逆变器的工作原理
• 2.2.2 单台双降压式半桥逆变器的分压电容的研究
• 2.3 逆变器输出电压直流分量的分析
• 2.3.1 逆变器输出电压直流分量的影响
• 2.3.2 逆变器输出电压直流分量产生的原因
• 2.3.3 直流分量检测与数字调节方法
• 2.4 两台双降压式半桥逆变器串联模式工作原理
• 2.5 实验结果
• 2.6 小结
• 第三章 并网逆变器控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 并网模型分析
• 3.2.1 电压控制方式
• 3.2.2 电流控制方式
• 3.3 电流源输出并网逆变器的控制方法比较
• 3.3.1 滞环控制方式
• 3.3.2 SPWM 控制方式
• 3.4 逆变器控制系统设计
• 3.5 并网与独立运行的平滑切换
• 3.5.1 独立模式向并网模式的切换
• 3.5.2 并网模式向独立模式的切换
• 3.6 锁相技术
• 3.6.1 锁相环的基本概念
• 3.6.2 锁相实现
• 3.6.3 上升沿的产生
• 3.6.4 锁相精度
• 3.7 实验结果
• 3.8 小结
• 第四章 并网和独立运行下负载电流前馈的分析
• 4.1 引言
• 4.2 逆变器数学模型
• 4.2.1 模型分析
• 4.2.2 双闭环控制逆变器等效输出阻抗计算
• 4.2.3 双闭环控制外特性研究
• 4.3 逆变器独立工作时的负载电流前馈控制
• 4.3.1 负载电流前馈加在电流环上
• 4.3.2 负载电流前馈加在电压环上
• 4.3.3 仿真与实验分析
• 4.4 并网工作时的负载电流前馈
• 4.4.1 负载电流前馈加在电流环上
• 4.4.2 负载电流前馈加在电压环上
• 4.4.3 实验结果
• 4.5 小结
• 第五章 进网电流THD 影响因素的分析
• 5.1 引言
• 5.2 谐波的概念、产生及其影响
• 5.2.1 谐波的概念
• 5.2.2 谐波的影响
• 5.2.3 谐波的要求
• 5.3 控制参数对进网电流THD 的影响
• 5.4 进网电流直流分量的检测与调节
• 5.5 仿真与实验
• 5.5.1 仿真分析
• 5.5.2 实验结果
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目
• 发表论文
• 参与项目