三电平逆变器并网控制策略的研究

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由于全球能源逐渐枯竭以及能源需求日益增加,国内外开始将研究的焦点放在了能源的合理开发和利用上。而太阳能凭借其清洁、可持续发展等优势为经济和环境的和谐发展带来了巨大的希望。这种发展将导致世界各国更加专注对于光伏发电系统相关技术的钻研,以确保系统的可行性并提高电能质量。并网逆变器作为光伏发电的核心,如果不对其输出端采取策略进行控制而直接并入电网使用,并网电流中的谐波不仅会损坏开关器件,还会注入电网造成谐波污染。因此,研究优越的并网控制策略对并网逆变器十分重要。首先,论文对太阳能发电系统的背景和意义进行了解,阐述了国内外对于并网逆变器的研究状况。简单分析了几种常见的三电平逆变器工作原理,着重研究了T型逆变器拓扑。针对其特有的换流方式建立数学模型,并根据动态模型详细地分析了SVPWM调制策略。然后,为了解决三电平拓扑固有的中点电位偏移问题,采用虚拟矢量脉宽调制(VSVPWM)控制算法。由于传统VSVPWM调制策略较复杂,重点研究了基于60°坐标系下的VSVPWM调制策略。其次,在滤波电路部分,对比分析了L、LC和LCL电路的频率特性曲线,仿真实验表明了LCL电路的性能更好。为了消除LCL电路带来的谐振峰,提出了电容电流反馈控制法。最后,以T型逆变器为基础,对比了多种并网控制策略,最终提出了准PR控制+重复控制(本文称重复准PR)的电流控制型并网方式。既具有准PR控制对参考信号良好的跟踪能力,又增强了系统的抗干扰能力,有效降低系统的谐波含量。最后,在Matlab/Simulink仿真中搭建空间矢量脉宽调制模块和中点电压控制策略模型,通过仿真结果表明SVPWM对开关信号具有良好的控制作用、VSVPWM调制策略能够有效解决中点电压问题。分别建立PI控制、准比例谐振控制和准比例谐振控制+重复控制仿真模型,通过对比三种控制方式下的并网波形以及FFT分析,证明了重复准PR控制策略的优越性,能够更好的抑制谐波含量。
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