三相光伏并網(wǎng)逆變器的不連續(xù)調(diào)制策略研究.pdf

1、隨著全球能源危機(jī)與氣候變暖的加劇,世界各國(guó)正大力發(fā)展可再生能源,而太陽(yáng)能作為取之不竭、用之不盡的綠色能源最具潛力。本文以三相光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)兩電平電壓源逆變器的不連續(xù)調(diào)制策略、三電平光伏并網(wǎng)逆變器中點(diǎn)電壓平衡、不連續(xù)調(diào)制、LCL濾波器設(shè)計(jì)以及兩電平光伏并網(wǎng)逆變器低電壓穿越時(shí)采用不連續(xù)調(diào)制策略的可行性問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。
　　將傳統(tǒng)6扇區(qū)基本空間電壓矢量圖劃分為12扇區(qū),對(duì)6種傳統(tǒng)DPWMMAX、DPWMMrN、DPWMO

2、、 DPWMI、DPWM2、DPWM3(統(tǒng)稱為DPWMx)不連續(xù)調(diào)制策略參考電壓進(jìn)行分析與歸納,總結(jié)出III型DPWMx不連續(xù)調(diào)制策略參考電壓與其對(duì)應(yīng)的I型DPWMx連續(xù)調(diào)制參考電壓的線性變換關(guān)系,并討論I型與III型DPWMx調(diào)制策略的本質(zhì)聯(lián)系,理論上分析了采用統(tǒng)一線性變換法實(shí)現(xiàn)各種DPWMx策略的可行性。并結(jié)合SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)參考電壓,采用局部過(guò)調(diào)制的思想,提出了一

3、種DSVPWMx不連續(xù)調(diào)制策略,該策略包含6種方法,分別為:DSVPWMP、DSVPWMN、 DSVPWMPNO、DSVPWMPN1、DSVPWMPN2,DSVPWMPN3,這6種調(diào)制方法中,開關(guān)不動(dòng)作區(qū)間相對(duì)于負(fù)載電流的不同位置,決定了不同程度的開關(guān)損耗,并對(duì)其諧波性能進(jìn)行了詳細(xì)分析,從而為不連續(xù)調(diào)制策略的分析與實(shí)現(xiàn)提供一種新思路。
　　總結(jié)了7段式SVPWM連續(xù)調(diào)制與5段式不連續(xù)調(diào)制,采用空間電壓矢量法,以伏秒平衡為依據(jù),以降

4、低開關(guān)損耗為目標(biāo),在保證基本諧波要求基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了l6種(5+7)段混合式不連續(xù)調(diào)制方法,實(shí)現(xiàn)了在工頻周期內(nèi)維持開關(guān)不動(dòng)作區(qū)間為60度,新的(5+7)段混合式調(diào)制方法的開關(guān)損耗與諧波畸變均介于5段式不連續(xù)調(diào)制與7段式SVPWM之間,并以此為出發(fā)點(diǎn)總結(jié)出了廣義型不連續(xù)調(diào)制思想。進(jìn)一步對(duì)于單位功率因數(shù)下的隔離型兩電平三相光伏并網(wǎng)逆變器,推導(dǎo)了三相并網(wǎng)逆變器的內(nèi)模控制方程,建立了逆變器輸出側(cè)功率因數(shù)角隨逆變器輸出電流幅值變化的函數(shù)關(guān)系,提出

5、一種改進(jìn)型最小開關(guān)損耗不連續(xù)調(diào)制算法(Modified General Discontinuous Pulse Width Modulation,M-GDPWM),該算法通過(guò)比較三相正弦參考電壓之間的瞬時(shí)大小關(guān)系,或者逆交器輸出三相電流的瞬時(shí)大小關(guān)系,來(lái)計(jì)算注入三相正弦參考電壓中的零序分量,從而無(wú)需實(shí)時(shí)計(jì)算功率因數(shù)角,即可實(shí)現(xiàn)最小開關(guān)損耗控制。分析表明應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng),該M-GDPWM方法較前述的DPWMx、DSVPWMx,其算

6、法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、對(duì)光伏最大功率的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性好。
　　基于三相NPCi電平光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)?建立了中點(diǎn)電流數(shù)學(xué)模型,闡述了中點(diǎn)電壓波動(dòng)的固與機(jī)理,分析了不連續(xù)調(diào)制方法的中點(diǎn)電壓偏移特點(diǎn),指出在三電平平臺(tái)一卜不連續(xù)調(diào)制策略 DPWMMAX與DPWMMIN會(huì)對(duì)直流母線中點(diǎn)分別產(chǎn)生流入與流出的中點(diǎn)電流,從而帶來(lái)中點(diǎn)電壓的偏移和波動(dòng),利用該特點(diǎn),提出了一種不連續(xù)調(diào)制策略實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡的控制算法。在串聯(lián)Boost+NPC三電平并網(wǎng)逆變器上實(shí)現(xiàn)

7、了中點(diǎn)電壓平衡與基于電流參考 M-GDPWM不連續(xù)調(diào)制的獨(dú)立控制。接下來(lái)從NPC三電平逆變器結(jié)構(gòu)出發(fā),研究了針對(duì)三電平逆變器的LCL濾波器電感參數(shù)的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)基于電容電流閉環(huán)的有源阻尼控制的特點(diǎn),給出了濾波電容設(shè)計(jì)的限制條件。
　　分析了三相兩電平光伏并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)故障時(shí)的三相接地短路、單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短路等4種典型三相電網(wǎng)短路故障類型,在深入研究其數(shù)學(xué)表達(dá)式以及對(duì)應(yīng)向量圖的基礎(chǔ)上,提出了一種基于三相平衡