戶用型三相四橋臂光伏逆變器控制策略研究

【摘要】：戶用型光伏供電系統(tǒng)中普遍存在不對稱負載和非線性負載,要求光伏逆變器具有較好的抗負載不平衡能力和適應(yīng)非線性負載的能力。三相四橋臂逆變器的第四橋臂可為零序電流提供通路,具有較強的帶不平衡負載能力。本文針對戶用型光伏系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境,重點研究三相四橋臂逆變器在不對稱負載和非線性負載下的優(yōu)化控制。本文首先介紹了戶用型光伏供電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和常用三相四線制逆變器,重點介紹了三相四橋臂逆變器的應(yīng)用特點及其調(diào)制和控制方法,闡述了在不平衡負載和非線性負載下的控制要求。為了便于對三相四橋臂逆變器控制系統(tǒng)分析,建立了三相四橋臂逆變器在靜止坐標系和旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型,并分析了靜止坐標系下模型解耦對逆變器控制的影響。分析了負載不平衡情況時對三相四橋臂逆變器母線電容電壓紋波的影響。論述了一種基于載波的PWM調(diào)制方式工作原理,該調(diào)制方法具有與空間矢量調(diào)制相同的直流電壓利用率,但實現(xiàn)更簡單。對三相四橋臂逆變器在靜止abc坐標系下采用比例諧振控制器的雙閉環(huán)控制方式進行了理論分析和仿真驗證,設(shè)計了電壓電流調(diào)節(jié)器,并研究了諧振控制器的數(shù)字實現(xiàn)方法。通過對非線性負載情況下逆變器輸出電壓波形畸變原理的分析,設(shè)計了一種基于負載電流前饋的非線性控制策略,通過仿真驗證了該控制策略對不平衡負載及非線性負載控制的有效性。設(shè)計制作了基于TMS320F28335控制的3k VA三相四橋臂光伏逆變電源實驗平臺,并詳細介紹了軟、硬件設(shè)計原理。完成了三相四橋臂光伏逆變器在不平衡負載和整流型非線性負載條件下的控制性能實驗。實驗結(jié)果表明在基于負載電流前饋的非線性控制下系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。 【關(guān)鍵詞】：戶用型光伏系統(tǒng) 三相四橋臂逆變器 不平衡負載 非線性負載 非線性控制
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 三相四線制逆變器的發(fā)展11-13
• 1.3 三相四橋臂逆變器的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 三相四橋臂逆變器的調(diào)制方式13-14
• 1.3.2 三相四橋臂逆變器的控制方法14-15
• 1.4 不平衡負載及非線性負載15-17
• 1.4.1 不平衡負載15-16
• 1.4.2 電壓不平衡的危害及指標16
• 1.4.3 非線性負載及諧波標準16-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 三相四橋臂逆變器工作原理分析19-32
• 2.1 三相四橋臂逆變器數(shù)學(xué)模型分析19-24
• 2.1.1 靜止abc坐標系下三相四橋臂逆變器數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.1.2 靜止坐標系下數(shù)學(xué)模型解耦分析21-22
• 2.1.3 三相旋轉(zhuǎn)坐標系下三相四橋臂逆變器數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.2 三相四橋臂逆變器對直流側(cè)電容的要求24-26
• 2.3 基于載波的PWM調(diào)制策略26-31
• 2.3.1 偏移電壓的選擇26-29
• 2.3.2 CBPWM在三相四橋臂逆變器中的實現(xiàn)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 三相四橋臂逆變器閉環(huán)控制策略分析32-52
• 3.1 控制系統(tǒng)模型分析32-33
• 3.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計33-42
• 3.2.1 電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計33-36
• 3.2.2 電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計36-38
• 3.2.3 諧振控制器數(shù)字實現(xiàn)38-40
• 3.2.4 系統(tǒng)仿真分析40-42
• 3.3 非線性負載下改進的控制策略分析42-50
• 3.3.1 非線性負載下輸出波形畸變原理42-44
• 3.3.2 基于負載電流前饋的非線性控制分析44-46
• 3.3.3 改進控制策略的仿真分析46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 實驗系統(tǒng)設(shè)計52-59
• 4.1 主電路硬件設(shè)計52-55
• 4.1.1 功率開關(guān)管選擇52
• 4.1.2 濾波電路參數(shù)設(shè)計52-54
• 4.1.3 中線電感設(shè)計54-55
• 4.2 控制電路硬件設(shè)計55-57
• 4.2.1 采樣電路設(shè)計56
• 4.2.2 保護電路設(shè)計56-57
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 三相四橋臂逆變器實驗結(jié)果與分析59-67
• 5.1 系統(tǒng)開環(huán)實驗結(jié)果及分析59-60
• 5.2 改進前PR-P雙環(huán)控制實驗結(jié)果及分析60-63
• 5.2.1 線性負載條件下實驗分析60-62
• 5.2.2 非線性負載條件下實驗分析62-63
• 5.3 基于負載電流前饋的非線性控制閉環(huán)實驗結(jié)果及分析63-66
• 5.3.1 阻性負載條件下實驗分析63-65
• 5.3.2 感性負載條件下實驗分析65
• 5.3.3 非線性負載條件下實驗分析65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果73-74
• 致謝74-75
• 作者簡介75

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