三相T型三电平非隔离并网逆变器的控制策略研究

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随着能源危机不断加剧,人类越来越意识到可再生能源的重要性,尤其是太阳能光伏发电技术的使用。光伏发电目前使用最多的主要是两电平和三电平技术,与两电平并网逆变器技术相比较,三电平的开关管端电压更小、输出谐波含量更少,在高压大功率场合中应用尤其广泛。但是三电平的控制对象比较多,控制策略复杂,因此在比较了当前众多三电平的拓扑基础上,本文以T型三相三电平拓扑为对象,进行控制策略的研究,研究的主要内容如下:针对常见的三相三电平并网逆变器的拓扑进行了详细的分析对比,总结归纳出T型三电平并网逆变器在拓扑以及控制手段上的优势。在此拓扑的基础上对三电平光伏并网逆变器进行了数学建模,并且对三电平逆变器工作中的换流过程进行了详细的分析,这些为后续的控制策略作基础。针对共模漏电流的抑制以及直流侧中点电位的不平衡这两个问题,第三章分别对此进行了说明。针对共模漏电流问题,进行了共模漏电流仿真建模,同时使用了共模电压的概念,通过减小共模电压的幅值减小共模漏电流的大小。通过传统PI-SVPWM手段分别进行七段式以及五段式仿真建模,得出五段式可以有效地抑制共模电压。针对中点电位不平衡问题,采用添加PI中点环,通过Matlab/Simulink仿真模型,证明其有效性。在传统基于脉宽调制策略的基础上,针对于共模漏电流与中点电位平衡这一对矛盾问题,在第四章采用模型预测控制算法,综合考虑这两个问题。该控制方法相较于传统的控制技术比较灵活,通过使用目标函数这一概念,将所要控制的对象统一添加进来,通过调整权重因子,可以灵活有效地控制对象目标,且不需要调制器,在参考电流和中点电位平衡控制上具有较快的动态响应。最后,通过Matlab/Simulink仿真模型,验证了模型预测控制针对于两大难题可以通过调节权重因子实现综合控制。
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