论文部分内容阅读
在新能源时代,不同等级功率的并网逆变器正被广泛深入的研究应用。目前,为了充分利用风能且适用不同应用条件的电能需求,风力发电并网主要以“集中式并网”和“分散式接入”的形式被研究应用。这两种并网形式适应不同的场合,互作补充,各有特色。其中适应小型垂直轴风电系统的并网逆变器也迫切需要开发研究,其不仅可以降低风电并网的成本,也可以更加充分利用风能以适应不同的应用环境。小型垂直轴风电并网系统主要由垂直轴风力机、发电机、并网逆变器、控制系统和低压电网等组成。风力发电并网系统中最重要的设备就是并网逆变器,其整体结构和控制策略直接影响了风电并网系统的安全性和稳定性,并影响着整个电网运行状态及电能质量。本文针对小型垂直轴风机并网问题,研究高效率、小体积、低成本的风机并网逆变器,给出系统模型、控制策略及相关仿真验证。本文具体工作包括:(1)在分析现有并网模式的基础上,选择适合小型垂直轴风电并网系统的方案作为本论文研究主体,旨在研究一种成本低、效率高、稳定可靠的并网逆变器。(2)市场上现有的传统并网逆变器通常工作在硬开关状态,存在的缺点是有较大的开关损耗和电能利用效率低等问题,本文采用LLC谐振变换器实现ZVS开通,输出二极管ZCS关断,没有反向恢复问题,开关损耗小。首先建立LLC变换器的数学模型,然后应用负载反馈线性化控制策略有效地提高系统的稳态精度,提高LLC谐振变换器的动态性能,消除了系统的非线性。最后运用Matlab/Simulink搭建并网逆变器的整流升压环节,并选择合适的控制方法进行仿真,仿真结果验证了该模块的高效合理性。(3)并网逆变器的逆变桥输出电压中含有大量的开关谐波,该开关谐波导致并网电流谐波,使公共并网点出现电能质量问题。本文对比分析了 L、LCL、LLCL三种滤波器的频率特性,LLCL型滤波器能够更大限度地滤去开关频率处的电流谐波,并且可以减小滤波器电感值,本文采用LLCL型滤波器。根据新能源并网标准要求进行逆变器参数的设计,并采用基于比例谐振控制器的有源阻尼方法来解决LLCL型滤波器的谐振现象。最后在Matlab/Simulink中对逆变滤波环节进行仿真验证其合理性。(4)论文最后考虑并网逆变器可能对电网造成的影响,总结了本文尚需进一步需要完善的地方,作为对小型风电并网逆变器内容的完善。