三相光伏并网微逆变器的定频滑模控制技术研究

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双幅有源钳位谐振直流环节逆变器以其简单的拓扑、较高的效率而受到重视,但逆变器开关换流延时等待问题使其并网电流含有较高的次谐波。传统的基于SVPWM调制的PI控制由于其固有的控制特性无法解决这个问题。滑模控制由于其优异的鲁棒性与动态响应速度,能够将开关延时的影响降到最低。但基于棒棒原理的滑模控制是一种非定频控制,开关谐波散落在整个频谱,对滤波器的设计带来困难。本文主要介绍了基于LCL滤波的三相光伏并网微逆变器的定频滑模控制。这种控制方法不仅在硬开关逆变器中取得良好的控制性能,在解决有源钳位谐振直流环节逆变器并网电流次谐波过高方面也有优秀的表现。  本文首先介绍了双幅有源钳位谐振直流环节逆变器的工作原理,并在此基础上探讨了解决开关延时等待,提高逆变器输出电流质量的一些方法,最终选定滑模并网控制作为本文研究的重点。针对LCL滤波器谐振问题,本文系统的探讨了无源阻尼与有源阻尼的一些方法,并比较了它们之间的优劣和实现复杂度。基于非线性控制的LCL滤波的逆变器,由于难以写出系统的传递函数,对其系统的有源阻尼方法的研究还很少,本文在滞环控制器建模的基础上,探讨了非线性控制下,实现LCL有源阻尼的方法,并在滑模控制中,得到了很好的应用。最后,介绍了三相LCL滤波的光伏并网微逆交器的定频滑模控制设计方法。探讨了棒棒控制下,实现定频滑模的几种方法,并最终选定基于三角波滑模面的定频控制策略,实现了完全的定频控制。由于LCL滤波器为一个三阶系统,滑模面的设计涉及到多个参数的优化和多个参考信号的计算,本文在传统的滑模面设计的基础上,基于控制器的等效变换,将每一个参数的设计与其实际的物理意义联系起来,使得滑模面参数的设计变得简单明了,并且可以用传统的参数整定方法对其优化。在新的滑模控制结构下,也不需要进行复杂的参考信号的计算,实现非常简单。  最后,为了验证这种滑模控制方法的可行性与优越性,本文对其进行了仿真和实验,结果表明,这种控制方法在抑制双幅有源钳位谐振直流环节逆变器的次谐波方面,有着优秀的性能。
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