单相并网逆变器控制相关技术的研究

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当今世界面临着能源危机与环境污染的双重考验,在这种背景下,分布式发电系统得到了广泛的关注与研究。并网逆变器是分布式发电系统的重要组成单元,LCL型并网逆变器的电流控制成为了近年来的研究热点。在目前已有的LCL型并网逆变器电流控制方法中,分裂电容法将LCL型滤波器的电容按特定比例分成并联的前后两个部分,通过反馈两个电容中间的电流信号来控制逆变器输出,从而实现降阶。然而,该方法在降阶过程中对消掉的极点是临界稳定极点,电流反馈中不包含谐振频率处的分量,因此闭环系统不完全可控。针对分裂电容法存在的不足,本文开展了如下的研究工作。首先,介绍了LCL型并网逆变器的建模以及常见的控制策略,着重介绍了基于分裂电容法的电流反馈模型,指出了分裂电容法电流控制策略存在的不足。其次,介绍了零点配置的原理与方法,通过添加一个或者多个状态变量反馈,在系统传递函数中构造产生一对位于共轭极点处的共轭零点,以抵消掉系统中的共轭极点,从而消除谐振尖峰。再次,本文在分析目前已有的LCL型并网逆变器电流控制方法的基础上,提出了分裂电容法有源阻尼控制方案,有效地抑制了系统谐振,改善了滤波器的输出电流波形。同时,为了降低系统成本及保证逆变器的高可靠性,采用滤波电容电流估算的方法,实现了无附加传感器的分裂电容法有源阻尼控制。最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真以及一台2k W单相并网逆变器样机的实验,验证了本文理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。
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