【摘 要】
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作为分布式能源与电网、用户负载的关键接口设备,三相逆变器性能对保证电能质量至关重要。在离网运行的分布式能源系统中,三相负载不平衡问题较为常见,本文充分利用带中线电感的三相四桥臂逆变器拓扑优势,针对四桥臂逆变器已有的基于经典控制理论的传统控制、基于现代控制理论的控制方案优缺点,提出了将两者优势结合的分序预测控制策略。本文通过对比带中线电感的四桥臂逆变器在多坐标系下的等效模型,对逆变器在αβγ坐标系下
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作为分布式能源与电网、用户负载的关键接口设备,三相逆变器性能对保证电能质量至关重要。在离网运行的分布式能源系统中,三相负载不平衡问题较为常见,本文充分利用带中线电感的三相四桥臂逆变器拓扑优势,针对四桥臂逆变器已有的基于经典控制理论的传统控制、基于现代控制理论的控制方案优缺点,提出了将两者优势结合的分序预测控制策略。本文通过对比带中线电感的四桥臂逆变器在多坐标系下的等效模型,对逆变器在αβγ坐标系下的模型优势和三相电压分序情况进行了探讨,分析了相应三维空间矢量调制的实现方式,给出了通过几何分析实现电压矢量直接拟合的方法。本文进一步针对逆变器在αβγ坐标系下的等效模型,对单通道进行预测模型建立,依据最优控制理论给出了多步连续集模型预测控制的代价函数一般形式,在此基础上推导了适合数字控制实现的一步、两步连续集模型预测控制算法并进行了仿真验证,实现了带中线电感的四桥臂逆变器固定开关频率模型预测控制,验证了分序预测控制策略在不同负载条件下对输出电压不平衡的抑制效果。本文进一步详细分析了桥臂死区时间对逆变器分序预测控制的影响,讨论了死区时间造成三相输出电压误差的原因,论证了对称、单相负载下死区时间对各通道各序分量的影响,并依据误差产生原理给出了死区补偿方式,最终通过仿真验证了相应补偿效果。本文所提三相四桥臂逆变器分序预测控制策略最终基于DSP实现,控制策略性能通过硬件平台实验验证,在平衡、不平衡负载条件下的稳态性能以及负载切换的暂态性能验证了本文对于研究对象的理论分析,实现了多种负载条件下维持逆变器三相输出电压平衡的目标。
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