双极性直流微电网级联变换器拓扑结构及其控制策略研究

来源 :东北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cathy1989
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本文基于电压源型变换器与电压平衡器相级联组建的双极性直流微电网,针对实际组网中存在的因泄漏电流导致的用电安全隐忧和双极性微电网中固有的电压均衡这两方面挑战与需求,以平抑共模电压、消除泄漏电流和限制电压不平衡度为核心目标,提出非隔离型和高频隔离型两种解决方案。具体研究内容如下:(1)通过L和LCL型电压源型变换器的幅频特性和相频特性曲线,对比分析二者在并网电流谐波畸变率、是否产生谐振峰等方面的差异,结合两种电压源型变换器的拓扑结构,阐述其工作原理并详细推导了同步旋转坐标系下的小信号模型,据此设计电压外环和电流内环的控制器参数。(2)围绕非隔离型并网变换器在抑制漏电流和均衡母线电压方面的优化方案展开介绍,针对非隔离型并网变换器因缺少隔离环节导致的共模电压与漏电流固有问题,本方案通过将滤波电容中点与并网变换器下桥臂公共点短接,来衰减微电网内各单元对地寄生电容耦合到电网侧的漏电流;以并网变换器结构模型为基础建立其动态数学模型,结合共模寄生路径,实现对共模电压的零序控制;为抑制直流输出端口负荷突增突减等扰动冲击,在非隔离型电压平衡器的基础上采用中线输出电流前馈的调制策略,能够较好地均衡母线电压;针对零序控制与有源阻尼控制的交互影响,借助LCL型滤波器控制等效电路分析其产生原因,对比不同控制策略配置下并网电流波形与谐波含量,确立高稳定精度与低谐波含量的控制方案。(3)围绕高频隔离型并网变换器在抑制漏电流和均衡母线电压方面的优化方案展开介绍,为消除泄漏电流并能够高精度均衡母线电压,提出一种能够实现开环自适应均压的隔离型电压平衡器。基于电压平衡器的拓扑结构和调制策略,详细介绍其自适应均衡母线电压的机理,为最大程度降低平衡电感上电流纹波,高频隔离型并网变换器采用交错并联结构。此外,依据流经交错并联电感上的功率关系对其参数进行优化设计。(4)基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了非隔离型和高频隔离型并网变换器结构模型,从漏电流抑制效果、不平衡负载下均衡性能以及并网电流波形谐波畸变率等方面,论证所提两种方案的有效性。
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