基于虚拟阻尼的三相光伏逆变器低电压穿越问题的研究

【摘要】：本文主要对三相并网逆变器经行了较深入的研究,分析其电路模型及工作原理,提出了相应设计方案,并对IGBT桥臂的驱动设计做了一些探讨。在此基础上,本文还提出了一些针对传统逆变器设计性能及稳定性上的优化。 首先,本文根据三相逆变器的拓扑建立其相应数学模型。在确定整体电路拓扑后,本文建立了相关模型,选取相应参数。由于逆变器的功率等级一般较高,为能一定程度上应对电路中的突发故障,本文提出了一套针对IGBT驱动保护的设计方案来实现IGBT的过流、短路、欠压和过温保护。对于软件控制算法,本文主要采用了dq轴下的PI控制器。 其次,本文针对LCL串联电感对电路的影响,提出了应用软件控制方案来修正电路传递函数以达到去除串联电感的目的,即本文提到的虚拟电阻阻尼法。主要设计思路在于通过在软件控制环节引入某一采样值作为修正量来抑制谐振尖峰。 再次,本文针对如今对光伏逆变器低电压穿越的技术要求,针对电压跌落给系统稳定性带来的影响做了初步探讨。其中对锁相环(PLL)的设计成为应对低电压穿越的关键技术。本文采用了基于电网电压正序提取的T/4法来保证电压跌落后锁相环的正常工作。同时,本文进一步采用选择性消除谐波的方式来提升锁相环对电网电压含有谐波分量情况下的抗干扰能力。仿真结果验证了设计的有效性。 之后,本文针对上述并网电路的设计搭建实物平台,实现逆变器并网。并网波形及其THD验证了设计的正确性。最后,本文针对上述的工作内容作了进一步展望。 【关键词】：并网逆变器 IGBT驱动保护 LCL滤波器 虚拟阻尼 低电压穿越
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 光伏逆变器研究背景11-12
• 1.2 光伏逆变器设计研究现状12-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 第2章 主电路设计18-30
• 2.1 前言18
• 2.2 主电路拓扑18-19
• 2.3 硬件参数设计19-21
• 2.4 驱动保护设计21-26
• 2.5 主电路控制26-27
• 2.6 dq轴下的PI控制器27-28
• 2.7 PI控制器仿真28-29
• 2.8 本章小结29-30
• 第3章 虚拟电阻设计30-38
• 3.1 前言30
• 3.2 虚拟阻尼设计方案30-37
• 3.2.1 常见的有源阻尼和无源阻尼方案30-31
• 3.2.2 虚拟阻尼设计原理31-34
• 3.2.3 基于检测流过电容电流的虚拟电阻阻尼设计34-35
• 3.2.4 基于检测电容电压的虚拟电阻阻尼设计35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 低电压穿越设计38-54
• 4.1 前言38
• 4.2 低电压穿越设计基本概念38-39
• 4.3 锁相环设计39-49
• 4.3.1 基于dq变换的锁相环原理39-41
• 4.3.2 电压跌落对锁相环及并网电流的影响41-47
• 4.3.3 锁相环针对低电压穿越(LVRT)问题的改进47-49
• 4.4 改进锁相环后发生电压跌落(LVRT)时系统仿真49-51
• 4.5 针对含谐波电网的补充51-53
• 4.5.1 谐波分量对锁相环的影响51-52
• 4.5.2 锁相环针对电网谐波问题的改进52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 实验波形及总结展望54-64
• 5.1 实验波形54-62
• 5.1.1 dq轴下PI控制并网波形54-55
• 5.1.2 两类虚拟阻尼设计的仿真结果比较55-60
• 5.1.3 改进锁相环后电压跌落(LVRT)时并网电流仿真60-62
• 5.2 本文总结62
• 5.3 后续工作展望62-64
• 参考文献64-68

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