【摘 要】
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并网逆变器是可再生能源向电网输送能量的枢纽。输出电流的谐波含量是并网逆变器的品质的重要标准。由于采用PWM的调制方法,逆变器输出电压中含有大量的与载波相关的谐波,这
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并网逆变器是可再生能源向电网输送能量的枢纽。输出电流的谐波含量是并网逆变器的品质的重要标准。由于采用PWM的调制方法,逆变器输出电压中含有大量的与载波相关的谐波,这些谐波通过逆变器作用于电网。逆变器在复杂的并网环境中的适应性一直是逆变器控制中所要求的。分布式的并网环境,长传输线的末端以及多逆变器并网等不同电网环境,给逆变器控制提出了挑战。 本文就PWM输出电压谐波、并网电流控制、复杂并网环境下谐波谐振机理以及谐振抑制方法等进行了深入的分析研究,主要内容有以下几点。 1.并网逆变器的分类以及控制方法进行归纳总结,接着对PWM输出的谐波电压进行分析,从单桥臂电路依次展开到三相全桥电路,推导出输出电压谐波的解析解,并与仿真结果做出对比。 2.入网电流控制是逆变器控制的核心,对比研究了不同坐标系下的控制方法和不同的单环电流反馈的稳定性,提出一种以PWM输出谐波电压、并网点的背景谐波、外环引入的参考电流谐波为谐波源的谐波扰动模型,为后文分析奠定基础。鉴于并网点电压谐波对电流控制环节的影响,本文研究了电压谐波对锁相环的影响,对于并网点电压前馈进行了稳定性分析。 3.针对分布式并网以及长传输线末端等复杂并网环境,提出了单逆变器的谐波扰动等效电流源模型,并将谐波电流源扰动模型运用到多机并网的环境中,揭示了多机间谐波互相影响的机理。对比在并网点加抑制抑制电容的不足,给出了一种基于APF思想的阻性APF的抑制方案,通过虚拟出谐波处的阻抗,实现对多机并网的谐波谐振的抑制。 4.单逆变器的谐波谐振抑制策略是解决逆变器在复杂并网环境下谐波谐振问题的根本途径。本文从电流控制角度研究不同控制器对输出电流谐波的影响。分析了比例积分控制、比例谐振控制以及多个准谐振控制器的叠加控制输出电流谐波的影响,仿真表明多个准谐振控制器叠加能够起到更好的低频段谐波抑制效果。对于LCL的谐振抑制,本文结合两种不同的电流外环和两种不同的阻尼内环抑制方案,给出了不同阻尼内环的具体实现并进行对比分析,指出在谐振频率不定的并网环境中,采用电容电流反馈的方法更具有普适性。通过仿真实验,证明本文提出的外环的多个比例准谐振控制控制器的阻尼内环相结合的抑制方案在单机或者多机的谐振抑制中都起到了很好的效果。
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