本文選題：單相并網(wǎng) + 電流閉環(huán)　； 參考：《天津工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新型可再生能源因其具有不消耗化學(xué)能源、資源儲(chǔ)備近乎無限、不污染環(huán)境等優(yōu)勢(shì)受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。目前,并網(wǎng)逆變器因其在整個(gè)與電網(wǎng)相連的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的所起到的重要作用逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重心。課題對(duì)單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的控制方式、電網(wǎng)信息同步算法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探索與分析,以期提高并網(wǎng)逆變器在整個(gè)系統(tǒng)中所表現(xiàn)出來的綜合性能。首先,本課題分析了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的具體原理和工作流程,在研究現(xiàn)有控制方案的基礎(chǔ)上提出基于數(shù)字式的固定開關(guān)周期的電流滯環(huán)控制算法,對(duì)其工作機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)闡述并推導(dǎo)了開關(guān)周期和電流紋波隨電網(wǎng)相角的分布規(guī)律。進(jìn)一步提出基于數(shù)字式變采樣周期的固定開關(guān)周期的電流控制方案,以提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能,并以所獲得的理論分析結(jié)果為基礎(chǔ)獲得了采樣周期的在線調(diào)整依據(jù)。其次,對(duì)傳統(tǒng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)的工作原理及其在非理想電網(wǎng)條件下的工作特性進(jìn)行詳細(xì)的理論分析,針對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)在電網(wǎng)含有諧波和因模擬器件的非線性等原因造成采集到的數(shù)據(jù)發(fā)生直流偏移時(shí)無法準(zhǔn)確鎖定電網(wǎng)信息的問題,提出基于延時(shí)移相相減和戈策爾濾波器的增強(qiáng)型鎖相環(huán)算法,以實(shí)現(xiàn)在非理想電網(wǎng)條件下電網(wǎng)基波中相角、頻率和幅值的準(zhǔn)確在線估計(jì),以提高系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)和畸變的魯棒性。再次,在對(duì)課題所提出的基于數(shù)字式變采樣周期的固定開關(guān)周期的電流滯環(huán)控制方法和基于延時(shí)移相相減和戈策爾濾波的增強(qiáng)型鎖相環(huán)算法的研究之上,獲得了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案,利用Matlab軟件中的Simulink模塊來構(gòu)造基于數(shù)字式變采樣周期的準(zhǔn)固定開關(guān)周期的電流滯環(huán)控制方法和基于混合濾波的增強(qiáng)型鎖相環(huán)算法的系統(tǒng)仿真方案,對(duì)所提出的數(shù)字式電流滯環(huán)控制方法、鎖相環(huán)算法及系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的仿真驗(yàn)證。最后,以數(shù)字式信號(hào)處理芯片中的TMS320F28335為控制主體,構(gòu)造了全數(shù)字化單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)終端平臺(tái),給出了系統(tǒng)關(guān)鍵器件參數(shù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案以及軟件程序的流程,對(duì)所提出的數(shù)字式電流滯環(huán)控制方案、基于混合濾波的增強(qiáng)型鎖相環(huán)算法以及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,給出了系統(tǒng)在論文提出的控制方案和改進(jìn)的增強(qiáng)型鎖相環(huán)算法時(shí)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)波形,證明系統(tǒng)并網(wǎng)性能。
[Abstract]:With the increasingly serious energy and environmental problems, new renewable energy sources, such as wind power, photovoltaic power generation and so on, have attracted worldwide attention because of their advantages of not consuming chemical energy, almost unlimited resource reserves, and not polluting the environment. At present, grid-connected inverter has gradually become the focus of research for its important role in the whole grid-connected generation system. The key technologies of single-phase grid-connected inverter system, such as the control mode of single-phase grid-connected inverter system and the information synchronization algorithm of power network, are deeply explored and analyzed in order to improve the comprehensive performance of grid-connected inverter in the whole system. Firstly, the principle and working flow of grid-connected inverter system are analyzed, and a digital hysteresis current control algorithm based on fixed switching cycle is proposed based on the research of existing control schemes. The working mechanism is described in detail and the distribution law of the switching period and current ripple with the phase angle of the grid is deduced. Furthermore, a current control scheme based on digital variable sampling period for fixed switching cycle is proposed to improve the overall performance of the system. Based on the obtained theoretical analysis results, the on-line adjusting basis of the sampling period is obtained. Secondly, the working principle of the traditional enhanced PLL and its working characteristics under the condition of non-ideal power grid are analyzed in detail. In view of the problem that the traditional PLL can not accurately lock the power network information when it contains harmonics and because of the nonlinearity of analog devices, the collected data can not be accurately locked when DC offset occurs. An enhanced phase-locked loop algorithm based on time-delay phase-shift subtraction and Gozel filter is proposed to realize the accurate on-line estimation of the phase angle, frequency and amplitude of the fundamental wave in the power network under non-ideal conditions. In order to improve the robustness of the system to the disturbance and distortion of the power system. Thirdly, the current hysteresis control method based on digital variable sampling period and the enhanced phase-locked loop algorithm based on delay-phase shift subtraction and Gozel filter are studied. The overall scheme of the whole system design is obtained. The Simulink module in Matlab software is used to construct the current hysteresis control method based on digital variable sampling period and the system simulation scheme of enhanced phase-locked loop algorithm based on hybrid filter. The digital hysteresis control method, the phase-locked loop algorithm and the overall structure of the system are simulated and verified in detail. Finally, a digital single-phase grid-connected inverter terminal platform is constructed with TMS320F28335 in the digital signal processing chip as the main control body. The detailed design scheme of the key device parameters and the flow chart of the software program are given. The proposed digital hysteresis current control scheme, the enhanced phase-locked loop algorithm based on hybrid filter and the whole system are verified in detail. The experimental waveforms corresponding to the proposed control scheme and the improved enhanced phase-locked loop algorithm are given, and the performance of the system is proved.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464

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