单相并网变换器死区谐波抑制策略

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在当今社会,电能是最重要的能源,各种生产生活都离不开它。然而因为实际的电力系统中存在的某些因素,导致它们接入电网后会引入各种谐波,使得电网电流的质量下降。因此,需要分析这些谐波产生的机理,并寻找合适的方法来抑制谐波。介于此,本文对单相并网变换器的谐波抑制策略展开了研究。本文首先建立了在连续域和离散域上的单相并网变换器的数学模型。然后,推导出变换器输出电压的数学表达式,并分析输出电压谐波的产生机理,得出死区效应引入的谐波是主要原因。接下来,研究了两种基于控制器的谐波抑制方法:基于谐振控制的谐波补偿方法和基于重复控制的谐波补偿方法。在谐振控制方面,针对传统的谐振控制器,研究了对谐振控制器进行相位补偿的优化方法,提出了一种通过使Nyquist曲线到临界点(-1,j0)的距离最大化来得到相位补偿角度的参数设计方法,以及通过根轨迹法确定谐振控制器参数的设计方法。在重复控制方面,通过研究系统结构和性能,提出了一种新的重复控制器参数设计方法,与传统的参数设计方法相比,这种方法的系统稳定裕度更高,误差收敛速度更快,且稳态误差接近于零。最后通过MATLAB仿真实验和硬件在环系统进行验证。实验结果表明,传统的谐振控制器最高只能抑制7次谐波,而改进后的谐振控制器可以有效地抑制9次以上的谐波。并且通过实验可以看出,相比于传统的重复控制器,改进后的重复控制器既能保证系统稳定,又能使稳态误差接近于零,控制速度也更快。
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