大功率交流模擬電源的研究.pdf

1、近年來，以光伏、風(fēng)能發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，由新能源發(fā)電裝置發(fā)出的電能通常需要通過變流器并入電網(wǎng)。隨著新能源發(fā)電容量在電網(wǎng)中占比不斷增加，并網(wǎng)變流器對電網(wǎng)的影響也在不斷增大。電網(wǎng)會發(fā)生諸如電壓跌落、頻率突變等故障，這些故障的發(fā)生對并網(wǎng)變流器的正常工作狀態(tài)會產(chǎn)生很大的影響。因此，目前對于并網(wǎng)變流器性能的研究成為了學(xué)術(shù)界的熱點。但是由于電網(wǎng)故障的不可控性，在對并網(wǎng)變流器進行測試時，很難直接通過電網(wǎng)復(fù)現(xiàn)出故障工況，因此必須有專門的

2、設(shè)備用于模擬電網(wǎng)出現(xiàn)的各種故障工況。由于需要模擬的是三相交流量，因此把這類設(shè)備稱為交流模擬電源。本文詳細介紹了一種基于電力電子變換形式的交流模擬電源，對其工作原理進行了詳細分析，同時對濾波參數(shù)進行了設(shè)計，并圍繞變流器控制技術(shù)展開研究，分別對并網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)的控制策略進行了詳細的分析探討。并通過仿真和實驗驗證了理論研究成果的正確性以及交流模擬電源的實際可行性。
　　首先，根據(jù)對變流器研究的需要提出了交流模擬電源應(yīng)該具有的功能，然后分別

3、推導(dǎo)了并網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)變流器在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并對電網(wǎng)電壓定向矢量控制的工作原理進行了分析;最后分別對空間矢量PWM調(diào)制方式以及模擬三相不平衡故障的工作原理和控制算法進行了詳細的研究。
　　其次，對交流模擬電源的主電路硬件參數(shù)的設(shè)計方法進行了研究。給出了并網(wǎng)側(cè)LCL濾波器和逆變側(cè)LC濾波器的設(shè)計方法，并通過仿真驗證了參數(shù)設(shè)計的合理性;從抗擾性能和跟隨性能兩個角度對中間直流電容值進行了設(shè)計。
　　同時，本文重點針對交流模

4、擬電源的控制策略展開研究，介紹了并網(wǎng)側(cè)基于PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制策略，并針對中間直流電壓波動的問題，提出了加入負載電流前饋控制的解決辦法;研究了輸出倒基于PI調(diào)節(jié)器的單電壓閉環(huán)控制與基于PR調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制的原理，并針對輸出電壓波形質(zhì)量的改善加入了虛擬阻抗控制策略，最后通過仿真分析驗證了上述控制策略的有效性。
　　作為對理論和仿真分析的驗證，本文搭建了250kW交流模擬電源實驗平臺。對交流模擬電源并網(wǎng)側(cè)及輸出側(cè)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性