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单相逆变器在小于10k W功率等级的分布式电源并网系统广泛使用,例如分布式光伏发电,储能单元和燃料电池等并网系统。然而单相逆变器系统存在固有的二倍工频功率脉动问题。解决这一问题的传统方法是在直流侧并联大容量的电解电容,但是电解电容的寿命相比于系统的其他器件更短,进而减小了系统整体的寿命,增加了系统维修的成本。因此,不依赖于电解电容的主动功率解耦技术是目前解决这一问题的研究热点。本文在课题组所提出的新型具有升压和功率解耦功能的单相电压源逆变器拓扑(Voltage Source Inverter with Voltage-Boosting and Power Decoupling Capabilities,VSI-VB&PDC)基础上,围绕不受系统参数影响的主动功率解耦控制策略展开研究,主要研究内容和创新点包括以下四部分:1.基于新型单相VSI-VB&PDC拓扑的功率解耦机理,建立了系统小信号模型,推导出系统的传递函数。通过根轨迹方法分析了电路参数变化对系统稳定性的影响,为控制器的设计奠定了基础。2.提出了两种间接功率解耦控制策略,分别是基于解耦电容电压闭环的间接功率解耦控制策略和基于解耦电容电流前馈的间接功率解耦控制策略。这两种控制策略都是根据瞬时功率平衡的原理,计算出解耦电容上的功率并分别推导出电容电压和电容电流的瞬时表达式。通过搭建PSIM11仿真模型,验证了所提出的上述两种间接功率解耦控制策略可以大幅降低直流侧低频脉动电流,并采用Bode图分析了控制系统的稳定性。分析结果表明,相比于基于电容电压闭环的功率解耦控制策略,基于电容电流前馈的功率解耦控制策略对于解耦电容参数的变化具有更强的鲁棒性。3.由于上述两种间接功率解耦控制无法消除电路中电阻消耗的瞬时功率,为了进一步提高解耦精度和增强控制对电路参数漂移的鲁棒性,进一步提出了直流侧电流纹波闭环直接功率解耦控制策略。PSIM11仿真结果表明,通过对直流侧电流纹波直接闭环控制,可以大幅减少参数变化带来的影响,同时采用Bode图分析了控制系统的稳定性。4.为了进一步验证所提出的控制算法,采用了RTLAB搭建硬件在环仿真系统,编写DSP控制程序,同时,搭建了实物硬件平台。初步验证了新型单相VSI-VB&PDC拓扑在开环解耦控制策略下能够实现升压与功率解耦功能,闭环控制实验有待返校完成。