單相逆變器無互連線并聯(lián)均流控制研究.pdf

1、在傳統(tǒng)能源向清潔能源的轉(zhuǎn)型過程中，風機、光伏電池獲得的電能直接并入電網(wǎng)會增加電網(wǎng)電壓諧波含量，導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而如直接對負載供電則不能滿足負載的額定電壓標準，嚴重縮短電氣設備壽命。此外，數(shù)字化系統(tǒng)和電子精密器件對電能質(zhì)量提出了更苛刻的要求。逆變器作為不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的重要組成部分，可以實現(xiàn)DC-AC變換，其性能直接決定輸出電壓特性，因此有效的逆變器控制方法對UPS系統(tǒng)而言非常關(guān)鍵。在此基礎上，為了擴大UPS的容量，通常需要將逆

2、變器進行并聯(lián)，采用無互聯(lián)線并聯(lián)以適應分布式系統(tǒng)的要求，并聯(lián)技術(shù)中最關(guān)鍵的是抑制環(huán)流和功率均分控制。
　　本文建立了單相全橋逆變器等效模型，使用單極性倍頻SPWM調(diào)制方式，并根據(jù)開關(guān)頻率設計了LC濾波參數(shù)。采用帶負載電流前饋的電感電流內(nèi)環(huán)輸出電壓外環(huán)的控制模型，雙環(huán)均使用PI控制器，根據(jù)極點配置法確定控制參數(shù)。在Matlab/Simulink中搭建模型，分別對線性和非線性負載進行仿真實驗，測試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。
　　為了獲得

3、更高的穩(wěn)態(tài)電壓精度，本文設計了基于準比例諧振(PR)控制的逆變器模型。同樣采用帶負載電流前饋的電感電流內(nèi)環(huán)輸出電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)，按照先確定內(nèi)外環(huán)比例環(huán)節(jié)、再確定內(nèi)外環(huán)基波準諧振環(huán)節(jié)、最后確定內(nèi)環(huán)諧波準諧振環(huán)節(jié)的順序進行準PR控制參數(shù)設計，通過根軌跡判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能，并結(jié)合波特圖確定合適內(nèi)外環(huán)帶寬。在Matlab/Simulink中搭建模型進行仿真測試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，并與雙環(huán)PI控制的輸出電壓特性進行對比分析。
　　為了

4、設計逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，本文首先建立了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效阻抗模型，對影響系統(tǒng)環(huán)流的因素進行分析，對比了帶負載電流前饋與不帶負載電流前饋逆變器的等效輸出阻抗特性。著重闡述了系統(tǒng)阻抗為阻性時的系統(tǒng)功率特性以及下垂控制均分有功和無功的原理，并給出下垂系數(shù)選取參考條件。為了減小環(huán)流，設計阻性和感性虛擬阻抗，為了進一步抑制帶非線性負載時諧波電流對輸出電壓的影響，本文設計了一種準諧振虛擬阻抗，可以進一步降低輸出電壓的諧波含量。在Matlab/Simul

5、ink中搭建基于PI控制和準PR控制的逆變器并聯(lián)模型，由仿真結(jié)果可知，阻性和感性的虛擬阻抗均可以有效抑制并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流;增大下垂參數(shù)可以一定程度上減小環(huán)流，但要同時考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸出電壓降落程度選擇合適的參數(shù);將等效輸出阻抗設計成阻性的虛擬復阻抗在基于PI控制和基于準PR控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中均取得了比較好的效果。加入準諧振虛擬阻抗后，帶非線性負載時輸出電壓THD進一步下降。與單臺運行逆變器特性不同，當逆變器采用雙環(huán)PI控制時，并聯(lián)系