【摘要】：可四象限運(yùn)行的PWM整流器廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電。在這些并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中PWM整流器的容量通常較大，為了降低開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)為了降低電磁干擾，一般采用較低的開(kāi)關(guān)頻率。為了達(dá)到并網(wǎng)諧波要求，若使用傳統(tǒng)的L濾波器則需要較大的電感值，增加了成本，降低了電流環(huán)響應(yīng)速度，增大了電感壓降，需要提高直流側(cè)電壓；而LCL濾波器具有三階濾波特性，對(duì)于同樣的諧波要求，所需電感較小，可以有效減少系統(tǒng)成本。但是LCL濾波器存在諧振問(wèn)題，在某些頻率作用下會(huì)產(chǎn)生諧振，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。 本文首先介紹了PWM整流器的工作原理，隨后對(duì)基于L濾波器和LCL濾波的PWM整流器分別在三相ABC靜止坐標(biāo)系和兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了數(shù)學(xué)模型。 分析了LCL濾波器的頻率特性，其在諧振頻率以下的頻率響應(yīng)與同樣電感量的L濾波器基本一致，大于諧振頻率后以更大的斜率衰減，但是在諧振頻率處有無(wú)限大增益。隨后介紹了LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，給出了設(shè)計(jì)時(shí)的限制條件，設(shè)計(jì)步驟以及驗(yàn)證效率的方法。 在單L濾波的PWM整流器的控制策略基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)控制器。詳細(xì)分析了無(wú)源阻尼法和三種有源阻尼法抑制諧振的原理，分析了數(shù)字控制過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的影響。使用Maltab/Simulink對(duì)所設(shè)計(jì)的控制策略和阻尼策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 最后在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上使用有源阻尼法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LCL濾波器諧振得到了有效抑制，網(wǎng)側(cè)電流諧波畸變率小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，，輸出電壓穩(wěn)定，抗負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng)。
[Abstract]:PWM rectifier, which can operate in four quadrants, is widely used in grid-connected power generation of renewable energy such as solar and wind energy. In these grid-connected generation systems, the capacity of PWM rectifier is usually large. In order to reduce switching loss and electromagnetic interference, a lower switching frequency is generally adopted. In order to meet the requirements of grid-connected harmonics, if the traditional L filter is used, it needs larger inductance value, increases the cost, reduces the response speed of the current loop, increases the inductance voltage drop, and raises the DC side voltage. The LCL filter has the characteristics of third-order filtering, and the inductance required for the same harmonic requirement is small, which can effectively reduce the system cost. But there is resonance problem in LCL filter, which will produce resonance under some frequency, and cause system instability. This paper first introduces the working principle of PWM rectifier, and then establishes the mathematical model of PWM rectifier based on L filter and LCL filter in three-phase ABC stationary coordinate system and two-phase dq rotation coordinate system, respectively. The frequency characteristics of LCL filter are analyzed. The frequency response below the resonant frequency is basically the same as that of the L filter with the same inductance, and the slope of the filter is larger than the resonant frequency, but there is an infinite gain at the resonant frequency. Then the parameter design method of LCL filter is introduced, and the limiting conditions, design steps and verification efficiency are given. Based on the control strategy of single L filter PWM rectifier, the voltage outer loop and current inner loop controller are designed. The principle of passive damping method and three active damping methods are analyzed in detail, and the influence of digital control process on the control system is analyzed. The designed control strategy and damping strategy are simulated by Maltab/Simulink. Finally, the active damping method is used on the experimental bench. The experimental results show that the resonance of the LCL filter is effectively suppressed, the harmonic distortion rate of the grid side current is small, the dynamic response is fast, the output voltage is stable, and the anti-load disturbance ability is strong.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46;TN713

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本文編號(hào)：2373754