本文選題：并網(wǎng)逆變器 + 雙極性SPWM��； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：當(dāng)今世界,隨著一次常規(guī)能源的枯竭和全球環(huán)境污染的加劇,太陽能、風(fēng)能等可再生能源的開發(fā)與利用成為人們解決當(dāng)今能源危機(jī)的關(guān)鍵突破口。新能源并網(wǎng)發(fā)電是可再生能源利用的主要形式,而并網(wǎng)逆變器是新能源與電網(wǎng)連接的中間橋梁,它的主要功能是將新能源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電能。本文采用LCL型并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流和電容電流雙閉環(huán)控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),選用高階LCL濾波器濾除并網(wǎng)逆變器橋臂輸出電壓中大量的高頻諧波;引入電容電流反饋有源阻尼的方法來抑制LCL濾波器的固有諧振尖峰,保證并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)穩(wěn)定工作;利用可視化算法對調(diào)節(jié)器PI參數(shù)進(jìn)行分析與推導(dǎo),為LCL型并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器PI的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。本文的研究工作具體如下:首先,建立LCL型并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析雙極性SPWM脈寬調(diào)制的原理,論證單相與三相并網(wǎng)系統(tǒng)在電路結(jié)構(gòu)和原理上的相通性,為單相和三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的統(tǒng)一設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)指標(biāo),設(shè)計LCL濾波器的參數(shù)。其次,對LCL型并網(wǎng)逆變器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與分析,推導(dǎo)并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的雙閉環(huán)傳遞函數(shù)。利用Matlab分析并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的Bode圖,驗證電容電流反饋有源阻尼對電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)幅頻諧振尖峰的抑制效果。通過可視化算法對并網(wǎng)電流調(diào)節(jié)器PI的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計,利用頻域和時域性能指標(biāo)的要求,整定調(diào)節(jié)器PI的可視化參數(shù)域。該方法可得到最優(yōu)的PI參數(shù)域,無需重復(fù)試湊。再次,介紹LCL型三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的三種并網(wǎng)電流控制方式,采用并網(wǎng)電流dq控制方式進(jìn)行仿真研究。利用Matlab/Simulink搭建LCL型單相和三相電流并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)仿真平臺,選取調(diào)節(jié)器PI的最優(yōu)參數(shù)域進(jìn)行仿真,分析系統(tǒng)輸出波形的諧波含量、滿載與半載的動靜態(tài)性能等,理論上驗證并網(wǎng)逆變器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的合理性和可行性。最后,設(shè)計了基于DSP-TMS320F2812的硬件系統(tǒng)和HDSP-XDS510USB的軟件系統(tǒng),搭建了LCL型單相3kW和三相9kW的并網(wǎng)逆變器原理實驗樣機(jī)。實驗的波形與數(shù)據(jù)驗證了上述理論分析的正確性和可視化算法參數(shù)設(shè)計的有效性。
[Abstract]:In today's world, with the depletion of primary conventional energy and the aggravation of global environmental pollution, the development and utilization of renewable energy, such as solar energy and wind energy, has become a key breakthrough for people to solve today's energy crisis. Grid-connected power generation is the main form of renewable energy utilization, and grid-connected inverter is the intermediate bridge between new energy and power grid. Its main function is to convert the electric energy generated by new energy into AC energy in accordance with the grid standard. In this paper, the topology of LCL grid-connected inverter with double closed-loop control of grid-connected current and capacitive current is adopted, and high-order LCL filter is used to filter a large number of high-frequency harmonics from the output voltage of grid-connected inverter. The method of capacitive current feedback active damping is introduced to suppress the inherent resonance spike of LCL filter to ensure the stable operation of grid-connected inverter system, and the Pi parameters of regulator are analyzed and deduced by visual algorithm. It provides a theoretical basis and basis for the design of Pi current regulator in LCL grid-connected inverter system. The research work of this paper is as follows: firstly, the circuit topology of LCL grid-connected inverter system is established, the principle of bipolar SPWM pulse width modulation is analyzed, and the circuit structure and principle of single-phase and three-phase grid-connected system are proved. It provides a theoretical basis for the unified design of single-phase and three-phase grid-connected inverter systems. According to the technical specifications of grid-connected inverter system, the parameters of LCL filter are designed. Secondly, the mathematical modeling and analysis of double closed loop control system of LCL grid-connected inverter are carried out, and the double closed-loop transfer function of grid-connected inverter system is deduced. The Bode diagram of grid-connected inverter system is analyzed by Matlab to verify the suppression effect of capacitive current feedback active damping on amplitude frequency resonance peak of current double closed loop control system. The parameters of Pi of grid-connected current regulator are designed by visual algorithm, and the visual parameter domain of Pi is set according to the requirement of performance index in frequency domain and time domain. The optimal Pi parameter domain can be obtained by this method without repeated trial. Thirdly, three grid-connected current control modes of LCL type three-phase grid-connected inverter system are introduced, and the simulation research is carried out by using grid-connected current dq control mode. The simulation platform of LCL single-phase and three-phase current grid-connected inverter is built by using Matlab/Simulink. The optimal parameter domain of Pi regulator is selected to simulate, and the harmonic content of the output waveform of the system and the static and static performance of the full load and half load are analyzed. The rationality and feasibility of the design of double closed loop control system for grid-connected inverter are verified theoretically. Finally, the hardware system based on DSP-TMS320F2812 and the software system of HDSP-XDS510USB are designed, and the experimental prototype of grid-connected inverter based on LCL single-phase 3kW and three-phase 9kW is built. The experimental waveforms and data verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the visual algorithm parameter design.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM464

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本文編號：1954568