并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、能源問題是人類面臨的一個(gè)永恒的課題，近年來隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，人類對(duì)能源的消耗也與日俱增，大量的傳統(tǒng)化石能源給人類帶來了環(huán)境的污染和二氧化碳的大量排放引起的全球氣候變暖。繼續(xù)依賴化石能源的日子已經(jīng)難以為繼，風(fēng)能和太陽能的環(huán)境友好、可持續(xù)的特點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注。在風(fēng)能和太陽能的利用中，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)得到了極大的發(fā)展。作為新能源發(fā)電中的核心設(shè)備，并網(wǎng)變流器的發(fā)展水平對(duì)新能源的廣泛應(yīng)用起到重要作用。電力電子技術(shù)作為并網(wǎng)變流器中

2、的核心技術(shù)近年來更是被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。隨著設(shè)備容量的提升，對(duì)變流器的容量需求也越來越大。提升變流器的設(shè)備容量的方法之一是將多個(gè)變流器并聯(lián)起來運(yùn)行，但是將交流器的交直流兩側(cè)直接并聯(lián)起來會(huì)導(dǎo)致環(huán)流的產(chǎn)生。環(huán)流的存在會(huì)增大功率器件的損耗，降低電流的控制效果，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，研究交流器并聯(lián)環(huán)流產(chǎn)生的機(jī)理，提出環(huán)流的抑制策略至關(guān)重要。
　　本文從并網(wǎng)變流器的單機(jī)運(yùn)行控制方法出發(fā)，首先建立了并網(wǎng)變流器的數(shù)學(xué)模型，包括三項(xiàng)靜止

3、坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型。在基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略下，首先介紹了電網(wǎng)電壓的鎖相環(huán)技術(shù)，然后根據(jù)系統(tǒng)的控制模型介紹了采用PI調(diào)節(jié)器的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)。為減小多機(jī)之間動(dòng)態(tài)的電流誤差介紹了一種改進(jìn)的無差拍電流調(diào)節(jié)器。無差拍電流調(diào)節(jié)器具有動(dòng)態(tài)特性好，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)過程中具有良好的均流效果。因?yàn)榄h(huán)流的產(chǎn)生和調(diào)制策略有著密切的關(guān)系，本文還介紹了三種廣泛使用的調(diào)制策略，傳統(tǒng)SPWM調(diào)制策略、鞍形調(diào)制波SPWM策略和空間

4、矢量調(diào)制策略(SVPWM)。在電網(wǎng)不對(duì)稱的情況下文章根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同介紹了三種控制策略，(1)控制三相電流平衡且正弦(2)控制瞬時(shí)有功功率(3)有功功率最大化且抑制有功功率波動(dòng)。
　　文章在并聯(lián)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上給出了環(huán)流的模型和定義，通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析給出了并聯(lián)變流器的環(huán)流通路。繼而針對(duì)不同的調(diào)制策略分析了各自環(huán)流產(chǎn)生的機(jī)理。針對(duì)SPWM調(diào)制策略，環(huán)流的分析產(chǎn)生主要從調(diào)制波和載波的同步性入手，而SVPWM調(diào)制策略主要從目標(biāo)電壓

5、矢量的同步性和脈沖生成的原理進(jìn)行分析。
　　在分析環(huán)流產(chǎn)生的機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了并網(wǎng)變流器理想的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)不同的調(diào)制策略提出了相應(yīng)的環(huán)流抑制方法，包括采用非零矢量調(diào)制的SVPWM調(diào)制策略、基于零矢量調(diào)節(jié)的環(huán)流抑制策略、載波周期雙更新的環(huán)流抑制策略以及鞍形調(diào)制波等效的SVPWM環(huán)流抑制策略。針對(duì)載波不同步引起的環(huán)流提出了一種基于載波同步方法的環(huán)流抑制策略，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。
　　在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，文章給

6、出了硬件設(shè)計(jì)電路和軟件設(shè)計(jì)流程圖。在硬件設(shè)計(jì)中，本文分別給出了控制電路和功率電路的主要部分?？刂齐娐分兄饕K包括電壓電流的采樣、PWM信號(hào)的發(fā)波、通信電路以及DSP最小系統(tǒng)。在功率電路的設(shè)計(jì)中，本文重點(diǎn)給出了功率器件的選型原則和功率器件的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)常見的方案，同時(shí)給出了驅(qū)動(dòng)電路常見的問題及其解決方法。最后簡(jiǎn)單介紹了功率電路常用的雙脈沖測(cè)試方法，可用于檢測(cè)硬件電路設(shè)計(jì)的合理性。軟件設(shè)計(jì)部分主要給出了程序的主流程圖以及特殊事件的中斷服務(wù)