【摘 要】
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众所周知,地球上化石能源不断消耗,环境问题越来越突出,开发利用新能源显得尤为急迫。在新能源研究领域中,新能源发电技术是众多研究者追逐的热点问题。作为直流电变换为交流电的重要能源转换设备——逆变器,它对电能变换的质量,直接关系着逆变器能否并网运行。所以,无论是学术角度还是工程应用实际,对并网逆变器设计与控制的研究,具有重要意义。伴随着电力电子变换器向大功率、轻量化及小型化变化趋势,T型拓扑结构电路在
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众所周知,地球上化石能源不断消耗,环境问题越来越突出,开发利用新能源显得尤为急迫。在新能源研究领域中,新能源发电技术是众多研究者追逐的热点问题。作为直流电变换为交流电的重要能源转换设备——逆变器,它对电能变换的质量,直接关系着逆变器能否并网运行。所以,无论是学术角度还是工程应用实际,对并网逆变器设计与控制的研究,具有重要意义。伴随着电力电子变换器向大功率、轻量化及小型化变化趋势,T型拓扑结构电路在这方面具有很大优势。T型拓扑结构电路在中压、高压等大容量电能变换领域中应用广泛。这种电路拓扑在直流侧有电容进行分压,形成三种电平,然后进行不同开关状态组合,输出电压波形是呈多电平阶梯状。这样既可以减小输出电压谐波及开关损耗,又可以提高逆变器系统容量及耐压水平。本文以T型三电平并网逆变器为研究对象,首先分析其电路拓扑结构,根据自选课题设计要求,对LCL滤波器进行详细分析与设计,选择与系统要求匹配的功率开关管及电容、电感。其次,在ABC三相静止坐标系下建立数学模型,由于是三相对称模型,经过Clark变换后,将其变换到αβ两相静止坐标系下数学模型。T型三电平并网逆变器由于功率开关管比较多,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,针对T型拓扑电路中点电位不平衡的固有缺点,本文采用加入调节因子的方法,来减少上下电容电压不平衡对中点电位波动的影响。最后,对于控制方法而言,本文基于一种被称为模型参考自适应控制(MRAC)方法,采用逆变侧电流量和估计电容电流量作为被控量,来实现期望并网电流输出值。这种间接控制并网电流方法,不但可以减少电流传感器使用数量,而且可以使并网电流THD值符合国家规定标准。经过前述理论分析之后,本文应用Matlab/Simulink软件进行仿真研究,通过仿真可以看出:SVPWM调制技术行之有效,能够实现逆变功能,且谐波含量少;加入调节因子后,可以使中点电位波动范围小;使用MRAC算法估计电容电流值,可以补偿到并网电流值中,形成参考逆变侧电流值,进而控制功率开关管导通与关断,最终实现整个逆变器系统输出波形稳定,动态响应快等目标。经过仿真验证之后,搭建一台T型三电平并网逆变器实验样机,用来验证本文所使用控制策略的正确性。
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