并联逆变器的环流抑制方法

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三相电压源逆变器被广泛应用于微电网和分布式发电技术中。但并联的逆变器之间会产生环流,环流可分为零序环流和非零序环流,通常情况下逆变器之间的环流以零序环流为主,但当逆变器处于不平衡的工作条件下时,非零序环流就不可被忽略了。在环流中,逆变器之间的零序环流是环流的主要成分,零序环流导致并联逆变桥臂上的开关管承受的电流应力不均衡、增加逆变器并联系统的内损耗、降低系统的效率等,因此研究逆变器并联系统的环流抑制具有重要意义。本文首先介绍了并联逆变器的无线互联控制方法,主要分析了其采用的传统下垂控制策略,并主要针对逆变器工作分别工作在并网模式下的电流控制方法和处于孤岛模式下的电压与电流双环的传统控制策略进行了理论分析,并对此进行了仿真验证。其次,本文分析了并联逆变器在并联工作模式下的数学模型,由此依照不同坐标系下的逆变器数学模型对并联逆变器系统之间的环流成分、环流通路和环流数学模型进行了具体的分析,并着重分析了并联逆变器之间的零序环流,考虑到传统下垂控制不能十分有效地抑制环流,本文针对传统下垂控制的基础上,提出了一种采用由虚拟电阻和虚拟电感合成的虚拟阻抗来加入外环的控制,并将反馈的电流量和环流进行了叠加,依此来补偿输出环流的电压,最后用仿真来验证了所提的控制方法的可行性和正确性。最后,本文针对逆变器工作在不平衡条件下的情况进行了分析,先通过介绍瞬时对称分量法,并给出了有关不平衡条件下的逆变器数学模型和环流的具体表达式,并通过具体分析了逆变器在不平衡条件下工作的原因,根据分析得到了非零序环流的环流通路存在和其具体的表达式,继而得出了非零序环流的频率特性,并以此设计了一个比例积分准谐振(PIR)器,通过准谐振器可以有效地抑制非零序环流,根据所设计的准谐振控制方法进行了幅频特性的分析,最后根据所提出的控制方法进行了仿真分析与验证。
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