T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、隨著化石能源的逐漸消耗和環(huán)境污染的日益加重，世界各國都面臨著愈加嚴峻的能源和環(huán)境壓力。諸如太陽能、風能等可再生能源是解決環(huán)境污染和能源危機的重要途徑，大力發(fā)展綠色清潔的新能源成為解決發(fā)展和能源環(huán)境之間矛盾的關(guān)鍵性突破口和必由之路。
　　逆變器作為能量轉(zhuǎn)換的接口，在新能源發(fā)電中扮演著十分關(guān)鍵的角色，其中，三電平逆變器因其波形質(zhì)量好、開關(guān)應力小得到了廣泛的應用。單臺逆變器的容量有限，通過將逆變器進行并聯(lián)可以有效地提高系統(tǒng)的功率等級，同

2、時并聯(lián)系統(tǒng)還具有可靠性高，配置靈活等優(yōu)點，因此得到了廣泛的關(guān)注和研究。然而當逆變器并聯(lián)時，會產(chǎn)生零序環(huán)流，零序環(huán)流使輸出電流畸變，降低系統(tǒng)效率，甚至危害系統(tǒng)的安全，因此需要加以抑制。本文以T型三電平逆變器為研究對象，對三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制問題進行了研究，分析了零序環(huán)流產(chǎn)生的機理，建立了其數(shù)學模型，并提出了相應的控制策略。本文從以下幾個方面進行課題研究和系統(tǒng)設(shè)計:
　　1、分析了T型三電平逆變器的工作原理，建立了不同坐標系

3、下的數(shù)學模型;研究了空間矢量調(diào)制策略及其載波實現(xiàn)方式;設(shè)計了電流閉環(huán)控制系統(tǒng)，為了便于控制參數(shù)的整定，對控制器進行了歸一化處理，并在此基礎(chǔ)上增加了電流前饋解耦和電網(wǎng)電壓前饋。
　　2、在考慮濾波器參數(shù)不同和中點電位不平衡的情況下，分別對兩臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)和多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)進行了分析，建立了其數(shù)學模型;分析了中點電位不平衡對零序環(huán)流的影響，引出了更為合理的三電平并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu);對于多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，還分析了各臺逆變器零序環(huán)流之間的

4、耦合關(guān)系。
　　3、針對兩臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)零序環(huán)流抑制問題，首先提出了基于預測控制的零序環(huán)流抑制方法，將其應用于兩電平并聯(lián)系統(tǒng)，并通過實驗驗證了該方法的有效性。針對三電平并聯(lián)系統(tǒng)，分別提出了基于最優(yōu)控制和PI+前饋控制的零序環(huán)流抑制策略。最優(yōu)控制環(huán)流抑制策略通過建立目標函數(shù)求得最優(yōu)的調(diào)整量，并將其加入到調(diào)制波中，PI+前饋環(huán)流抑制策略則是通過引入前饋來消除環(huán)流的三次諧波分量和環(huán)流跳變。
　　4、多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)更具實用價值

5、，針對多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)零序環(huán)流抑制問題，本文提出了兩種控制策略。首先將兩臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的最優(yōu)控制方法擴展到了多臺并聯(lián)系統(tǒng)。然后針對各臺逆變器環(huán)流的耦合問題，對逆變器環(huán)流進行了狀態(tài)重組，并在此基礎(chǔ)上應用了PI+前饋的策略來抑制系統(tǒng)環(huán)流。對于系統(tǒng)運行過程中可能存在的某臺逆變器啟動和停機問題，本文也提出了有效的啟停策略，保證在切換過程中，不會出現(xiàn)零序環(huán)流的沖擊。
　　5、搭建了基于dSPACE的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實驗平臺并進行了實驗驗