基于并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量與變換效率的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、世界能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重問題。以太陽能、風(fēng)能等為代表的分布式發(fā)電和并網(wǎng)逆變技術(shù)在發(fā)展可再生能源、實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能減排中具有重要的戰(zhàn)略意義和應(yīng)用價(jià)值。在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器作為能量傳輸?shù)耐ǖ溃绾螌?shí)現(xiàn)盡可能高的變換效率和電能質(zhì)量是一個(gè)重要的研究課題。論文圍繞這兩個(gè)關(guān)鍵問題，在總結(jié)、歸納當(dāng)前研究現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：無變壓器型并網(wǎng)逆變器電路拓?fù)浼捌湔{(diào)制方式、并網(wǎng)逆變器死

2、區(qū)補(bǔ)償和消除方法、兩級式并網(wǎng)逆變器建模和控制策略、并網(wǎng)逆變器電流控制技術(shù)等。
　　 首先，論文在分析無變壓器型并網(wǎng)逆變器對地共模漏電流產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了無變壓器型并網(wǎng)逆變器共模諧振電路的數(shù)學(xué)模型，給出了無變壓器型并網(wǎng)逆變器的無共模漏電流條件。根據(jù)無共模漏電流條件，論文提出一種對稱H6結(jié)構(gòu)的無變壓器型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并基于該拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)了單極性SPWM和倍頻SPWM調(diào)制策略。單極性調(diào)制有利于提高拓?fù)涞淖儞Q效率和降低系統(tǒng)的散

3、熱難度；倍頻調(diào)制則提高了拓?fù)涞牡刃Чぷ黝l率，使并網(wǎng)電流諧波含量和THD下降，有效改善了并網(wǎng)電能質(zhì)量。論文還詳細(xì)研究了該對稱H6結(jié)構(gòu)無變壓器型并網(wǎng)逆變器在非理想條件下存在的并網(wǎng)電流與輸出電壓的相移問題、開關(guān)器件的死區(qū)時(shí)間問題和開關(guān)器件寄生結(jié)電容的平衡條件。
　　 其次，論文在分析電壓源型逆變器死區(qū)效應(yīng)產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了理想條件下死區(qū)效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了功率器件開通和關(guān)斷時(shí)間、導(dǎo)通壓降等固有非線性特征及零電流箝位現(xiàn)象對逆

4、變器死區(qū)效應(yīng)的影晌，并獲得了死區(qū)電壓導(dǎo)致的并網(wǎng)電流基波損失、基波相移和低次諧波注入的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在上述基礎(chǔ)上，論文提出一種基于無效器件原理的在線自適應(yīng)死區(qū)消除方法。該方法通過在線跟蹤負(fù)載變化，自適應(yīng)地計(jì)算合理的電感電流過零區(qū)域?qū)挾?，能夠較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)電流過零區(qū)域和非過零區(qū)域中死區(qū)效應(yīng)的分別消除，有效降低輸出電壓和電流的低次諧波含量和THD，改善并網(wǎng)電能質(zhì)量，該方法對電流過零區(qū)域內(nèi)電壓、電流畸變的抑制效果尤為明顯。利用DSP實(shí)現(xiàn)的在線自適應(yīng)

5、算法降低了對電流檢測器件特性和精度的依賴，增強(qiáng)了該方法的工程實(shí)用性和可靠性。
　　 然后，論文從兩級式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)出發(fā)，推導(dǎo)了高增益有源箝位軟開關(guān)交錯(cuò)并聯(lián)Boost變流器穩(wěn)態(tài)特性更為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。模型證明該變流器的電壓增益表達(dá)式與占空比、耦合電感匝比、耦合電感等效漏感、變流器開關(guān)頻率以及負(fù)載大小有關(guān)，具有較高的精度，有利于提高兩級式系統(tǒng)的控制精度和最大功率點(diǎn)跟蹤效果。針對作為功率后級的并網(wǎng)逆變器，論文提出一種帶雙補(bǔ)償環(huán)節(jié)的直接

6、電流控制方法．該方法建立在PI控制器基礎(chǔ)之上，通過增加兩個(gè)前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)，在不影響雙環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，能有效消除直流母線電壓和電網(wǎng)電壓各次諧波及隨機(jī)擾動(dòng)對并網(wǎng)電流THD的影響。為實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流對正弦參考的無靜差跟蹤，論文還提出一種預(yù)測電流控制的改進(jìn)模型，證明了傳統(tǒng)預(yù)測電流控制的基本模型僅是該改進(jìn)模型的一個(gè)特例。應(yīng)用該改進(jìn)模型的預(yù)測電流控制方法除能提高并網(wǎng)電流的跟蹤精度，減小并網(wǎng)電流的諧波含量和THD外，還能有效抑制模型參數(shù)特別是濾波