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分布式发电是解决供电问题的关键技术之一,并网逆变器是其与电网之间的重要接口。由于不平衡负载的使用及单相、三相负载混用,导致电网三相电压不平衡,使得并网逆变器三相电流不平衡,降低注入电网的电能质量。同时分布式发电系统除了为电网提供电能以外还可以为不同用电设备提供电能,而单纯的逆变器若只用于并网,则功能单一,无法满足多用途需求,针对这些问题,本文开展并网逆变器重复控制器研究与设计,主要内容如下:
提出了适用于三相不平衡电网的并网逆变器拓扑结构。对适用的几种逆变器拓扑结构进行对比分析,结合本文设计需求以及不平衡电网电压的特性,设计了基于LCL滤波器的中性线带电感的三相四桥臂并网逆变器的拓扑结构。并在此结构基础上对关键器件进行了参数计算与选型。
设计了适用于三相不平衡电网的并网逆变器复合重复控制策略。针对三相不平衡电网设计了精准锁相的双同步坐标锁相环,同时对重复控制原理进行了分析,针对其存在的慢动态响应缺陷,设计了与PI控制器并联的复合重复控制器,并对该控制器进行了数字化设计与参数整定,最后通过仿真验证了该方法的有效性。
设计了逆变器离网模式分数阶重复控制器。分析了复合重复控制器在控制逆变器离网模式时存在的缺陷,提出了基于拉格朗日插值的改进方案,用FIR滤波器对延时环节系数N的小数部分进行逼近,由此构建具有分数阶的复合重复控制器,并基于此对各参数进行设计,最后通过仿真进行验证。
搭建了三相不平衡电网并网逆变器实验平台,采用本文所选参数,通过现场实验检验本文所提方法。根据整体设计方案,设计了基于DSP的硬件电路与软件程序,并进行了实验研究,实验结果验证了双同步坐标锁相环的精准性、复合重复控制器的高动态响应和稳定性、分数阶重复控制器逆变器离网模式的高效性。
提出了适用于三相不平衡电网的并网逆变器拓扑结构。对适用的几种逆变器拓扑结构进行对比分析,结合本文设计需求以及不平衡电网电压的特性,设计了基于LCL滤波器的中性线带电感的三相四桥臂并网逆变器的拓扑结构。并在此结构基础上对关键器件进行了参数计算与选型。
设计了适用于三相不平衡电网的并网逆变器复合重复控制策略。针对三相不平衡电网设计了精准锁相的双同步坐标锁相环,同时对重复控制原理进行了分析,针对其存在的慢动态响应缺陷,设计了与PI控制器并联的复合重复控制器,并对该控制器进行了数字化设计与参数整定,最后通过仿真验证了该方法的有效性。
设计了逆变器离网模式分数阶重复控制器。分析了复合重复控制器在控制逆变器离网模式时存在的缺陷,提出了基于拉格朗日插值的改进方案,用FIR滤波器对延时环节系数N的小数部分进行逼近,由此构建具有分数阶的复合重复控制器,并基于此对各参数进行设计,最后通过仿真进行验证。
搭建了三相不平衡电网并网逆变器实验平台,采用本文所选参数,通过现场实验检验本文所提方法。根据整体设计方案,设计了基于DSP的硬件电路与软件程序,并进行了实验研究,实验结果验证了双同步坐标锁相环的精准性、复合重复控制器的高动态响应和稳定性、分数阶重复控制器逆变器离网模式的高效性。