T型三电平光伏逆变器并联设计研究

作     者：樊燕昆 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈堂功

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：T型三电平逆变器 双闭环控制 谐波环流 数字锁相环 分散逻辑控制 功率误差 

摘      要：近年来随着化石能源的枯竭,光伏发电越来越受到国内外研究学者的重视,目前光伏逆变器的研究趋于大功率化。增大逆变器功率主要有两种途径:增大单台逆变器的容量和采用多台逆变器并联系统提高电源容量。本文主要研究三相T型三电平逆变器并联系统。三相T型三电平逆变器拓扑结构是二极管中点箝位型三电平逆变器的一种改进拓扑结构,节省六个二极管,可降低内部损耗,是一种很有发展前景的拓扑结构。文中详细分析了T型逆变器工作原理和换流过程,对SVPWM空间矢量调制方法进行深入研究,采用七段对称发波方式,不但降低开关损耗还可以降低开关频率。本文在进行电压电流双环控制过程中,对滤波电感和电容参数大小进行深入研究,得到最合理数据使得逆变器输出电压和电流波形更加接近正弦波。本文对两台T型逆变器并联数学模型进行详细研究,具体分析了主电路结构、环流矢量分析,建立单相逆变器基于谐波扰动的数学模型。针对谐波扰动数学模型研究了影响输出电压波形质量因素和瞬时值反馈调节对波形的校正作用,在该模型基础上对谐波环流产生的机理进行研究,给出一种增大阻抗(s)增益来抑制谐波环流的方法。逆变器并联系统中对共模电压电流产生的机理进行深入研究,给出抑制共模电流的三种方法。本文逆变器并联系统控制策略采用基于功率误差的分散逻辑控制方案,对分散逻辑控制器以及数字锁相环进行详细设计,使得逆变器并联系统输出电压幅值和相位完全跟踪同步参考信号。对逆变器并联系统中输出有功功率和无功功率的特性进行研究,通过对逻辑控制器的研究使得逆变器并联系统输出功率达到均流效果。逆变器并联系统中对功率进行调节可以抑制并联系统交流侧环流的产生。最后在Matlab/Simulink中搭建了两台逆变器并联仿真模型,通过仿真验证了单台逆变器输出波形良好,以及两台逆变器并联时环流也得到有效抑制,表明两台逆变器并联设计以及控制策略的有效可行性。