【摘 要】
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作为连接可持续再生能源与大电网之间的桥梁,逆变器在整个发电系统中占有重要地位。随着市场需求逐渐增大,供电系统容量和发电效率成为关键问题,并联逆变器系统受到越来越多的关注,随之而来的就是如何解决逆变器并联所造成的一系列问题以及如何合理控制并联逆变器系统的协同工作问题。本文围绕自同步型并联逆变器的滑模控制方法的设计展开分析,利用有限时间滑模控制及一致性控制算法解决逆变器并联带来的上述问题,保证微网系统
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作为连接可持续再生能源与大电网之间的桥梁,逆变器在整个发电系统中占有重要地位。随着市场需求逐渐增大,供电系统容量和发电效率成为关键问题,并联逆变器系统受到越来越多的关注,随之而来的就是如何解决逆变器并联所造成的一系列问题以及如何合理控制并联逆变器系统的协同工作问题。本文围绕自同步型并联逆变器的滑模控制方法的设计展开分析,利用有限时间滑模控制及一致性控制算法解决逆变器并联带来的上述问题,保证微网系统的稳定运行。首先,针对并联逆变器主电路进行数学建模,同时将本文设计的自同步控制环节与传统VSG控制对比,阐述逆变器并网时自同步稳定运行的具体方法并通过仿真验证了其功能。此外,介绍了有限时间滑模控制的相关理论及有限时间稳定的证明方法,通过仿真比较选择性能优越、算法鲁棒性强的滑模控制方法。然后,将滑模控制与自同步技术相结合,研究了提高并联逆变器自同步快速性及稳定性的方法。通过设计dq坐标系下的双闭环控制环路,在电流环中引入全阶终端滑模控制,提高系统动态响应速度;同时在滑模控制器中引入饱和函数来消除系统的抖振,增强了系统的鲁棒性。并采用了主从控制技术保证并联逆变器电压和电流的同步输出。通过仿真与PI控制对比,验证了上述控制方法的优势。接着,针对并联逆变器间的零序环流如何有效抑制进行了研究。通过建立零序环流的数学模型,分析零序环流的特征及其各次谐波成分;根据不同PWM调制下零序环流的抑制方法,设计基于全阶终端滑模控制的零序环流控制器,有效抑制了零序环流的基波及3次、5次低频分量并结合李雅普诺夫函数进行了有限时间稳定性的证明。通过仿真与PI控制器对比表明,基于有限时间控制的零序环流控制器对零序环流的抑制效果更好,并联逆变器的输出电能质量得到了有效的改善。最后,针对多个逆变器并联构成的微网群进行了一致性协同控制的研究。根据图理论建立了基于微网群通信拓扑的数学模型;分析微网群直流母线电压波动及功率分配不均的原因,设计基于有限时间一致性算法的电压调节器和功率调节器,有效稳定了直流母线电压以及实现了各子微网的输出功率按照各自容量均分并证明了控制器的稳定性。在此基础上,将有限时间控制引入各调节器中,改进后的控制策略有效提高了微网群一致性的速度。与未加入有限时间一致性控制策略的微网群进行了对比研究,验证了此方法对微网群的稳定运行具有显著效果。
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