三相并联PWM逆变器的环流分析及控制方法研究

摘要

逆变器是新能源发电系统的核心环节，目前逆变器模块并联运行是提高系统容量的有效方法，但是逆变器并联引起的环流问题会对系统造成不利的影响。为此，本文以共交流母线直流侧直接并联的三相并联 PWM逆变器系统为研究对象，对并联系统环流问题展开研究，研究主要针对两个模块并联的情况。
　　本文首先建立了载波不同步情况下三相并联逆变器系统环流模型。在采用SPWM调制方式情况下，对具有载波相位差的两个并联载波和正弦调制信号进行分析。根据并联载波交点与正弦波的相对位置关系，分成两种情况对并联系统的环流进行建模，得到相应条件下的环流模型。分析表明，环流中存在低次环流成分和高次环流成分。
　　根据所建立的环流模型，分析了在并联模块间的载波相位差逐渐增大时，环流各次成分的变化趋势，其中高频环流随着载波相位差的增大而增大。本文采用了开环扫描的方法将载波相位差匀速变化180度，通过该扫描过程中环流幅值的变化情况验证环流特性。本文提出了调节载波相位差抑制高频环流的方法，将系统环流反馈至载波相位调节器后，得到相应的载波相位移动量，对一个模块的载波相位实时移动从而改变载波相位差，达到减小环流的目的。该方法可以有效抑制高频环流，适用于采用SPWM或SVPWM调制方法的情况，在并联模块不对称的情况下也具有很好的高频环流抑制效果。
　　与单个LCL滤波器系统相比，LCL滤波器并联运行会出现新的谐振尖峰，由于并联系统环流通路的存在，系统中会出现环流谐振。本文针对基于LCL型滤波器的三相并联逆变器系统，对环流的谐振进行分析。通过建立环流等效电路，得到了从逆变器输出电压到环流的传递函数，根据频域分析结果分析了并联系统的环流谐振。由理论分析可知，环流的谐振与内部LCL滤波器有关，根据是否与外部电网阻抗有关可以分成两种成分，本文主要对与外部电网阻抗无关的环流谐振进行研究。在并联系统中一个模块上采用有源阻尼控制，两个并联模块的谐振同时得到了抑制，说明了这部分被抑制的谐振以环流的形式存在于并联系统中。
　　在实验室并联逆变器模拟实验平台上进行实验，实验结果验证了本文理论分析的正确性和所提方法的有效性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 并联PWM逆变器环流抑制研究现状

1.3 基于LCL型滤波器的逆变器系统谐振研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 载波不同步情况下的三相并联逆变器系统环流建模

2.1 引言

2.2 三相并联逆变器系统拓扑结构

2.3 环流的产生机理

2.4 载波不同步的并联系统环流建模

2.5 本章小结

第3章 载波不同步情况下的三相并联逆变器系统环流抑制方法研究

3.1 引言

3.2 环流特性分析

3.3 调节载波相位抑制环流方法研究

3.4 并联系统环流特性及其抑制方法仿真验证

3.5 本章小结

第4章 基于LCL型滤波器的三相并联逆变器系统的环流谐振研究

4.1 引言

4.2 基于LCL型滤波器的并联系统拓扑结构

4.3 单个模块滤波器特性

4.4 并联系统环流谐振分析

4.5 并联系统环流谐振的抑制

4.6 并联系统的环流谐振及其抑制仿真结果

4.7 本章小结

第5章 三相并联逆变器系统环流实验结果和分析

5.1 引言

5.2 并联三相并网逆变器实验平台介绍

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及其它成果

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致谢