【摘要】：近年來戶用型光伏發(fā)電設備不論在綠色環(huán)保領域還是經濟效益方面都得到了各方面的廣泛關注和研究。其中,需要關注的問題就是并網電能質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在直流電轉換為交流電期間,高頻動作的逆變開關器件會產生高頻噪聲,嚴重影響了逆變橋輸出的電流質量;LCL型濾波器雖然可以削弱高次諧波分量,但在一定的激勵條件下,會在諧振頻率處產生諧振尖峰造成系統(tǒng)不穩(wěn)定;同時,在調制波形成過程中,傳統(tǒng)的PI控制策略存在無法消除的穩(wěn)態(tài)誤差和單一控制力性能不優(yōu)的問題。因此,以3kW的LCL型單相并網逆變器為研究對象,針對優(yōu)化LCL型濾波器參數設計問題、LCL型濾波器自身諧振尖峰改善問題、優(yōu)化傳統(tǒng)電流控制策略三方面進行理論研究與仿真驗證。此外,以課題組的光伏并網發(fā)電實驗平臺為基礎,驗證并網電流質量與控制效果的有效性。本文主要完成的工作和取得的研究成果如下:(1)完成了LCL型濾波電路的參數設計。以滿足并網電流總諧波失真要求和實際工程規(guī)定為設計目標,深入分析LCL濾波器相關特性,并結合圖解法,給出濾波器參數的優(yōu)化圖解方法,并通過仿真試驗驗證設計的正確性;(2)完成了數字控制下有源阻尼控制研究。利用電容電流反饋解決諧振尖峰問題,并保證1.5拍延時下閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和并網電流要求為約束條件,給出系統(tǒng)閉環(huán)參數設定流程,代入仿真軟件進行合理化分析;(3)完成自適應點控制策略研究。電流控制器采用九點控制算法解決傳統(tǒng)PI控制的穩(wěn)態(tài)誤差問題,再針對九點控制參數設計不確定性的缺陷,提出并研究以隨機森林算法優(yōu)化九點控制的自適應點控制策略,達到控制力輸出的準確性。對自適應點控制策略進行仿真與分析,以驗證自適應點控制的優(yōu)越性;(4)完成了LCL型單相并網逆變控制系統(tǒng)實驗平臺搭建。設計了基于DSP與FPGA混合架構的雙核控制軟件流程,與硬件電路模塊;針對逆變側電流間接控制、并網電流直接控制以及自適應點控制進行波形試驗,實驗結果驗證了自適應控制的有效性。綜上所述,LCL型濾波電路可以衰減高頻諧波,數字控制下電容電流反饋有源阻尼方法可以抑制諧振尖峰,優(yōu)化系統(tǒng)性能�；诰劈c控制+隨機森林算法的自適應點控制優(yōu)于傳統(tǒng)控制策略,消除穩(wěn)態(tài)誤差,滿足THD并網要求。
【圖文】：

圖 2-2 雙極性 SPWM 控制原理圖可見同一橋臂上下兩個開關管互補導通，開關狀態(tài)對應式 2.1 所示。1 4 2 32 3 1 4M triM triV V Q Q D DV V Q Q D D > < 和 通， 和 續(xù)流和 通， 和 續(xù)流(2.通過驅動功率開關器件的導通與關斷，，可以得到雙極性 SPWM 控制的單相全橋逆變器橋臂兩端輸出電壓的傅里葉級數展開式為[46]：( ) ( ) ( )inv invl invhv t = v t + v t(2.表達式中， ( )invv t 為逆變橋輸出電壓， ( )invlv t 和 ( )invhv t 分別為逆變橋輸出電壓基波分量和諧波分量， ( )invlv t 和 ( )invhv t 各自的表達式分別如下：0( ) sininvl r inv t = M V ωt(2.01,3,5,... 0 2 4 ...02,4,6,... 0 1 3 ...( )42( ) sin cos( )2( )42cos sin( )2rnininvh swm nrninswm nmMJV mv t m t n tmmMJV mm t n tmππω ωπππω ωπ∞ ±∞= = ± ±∞ ±∞= = ± ±= ++ + ， ， ，， ， ，(2.

圖 2-3 Bessel 函數特征曲線通過 Matlab/Simulink 仿真軟件搭建單相雙極性 SPWM 控制的逆變電路輸出電壓invU 進行傅里葉頻譜分析（FFT），所得的各次諧波分布如圖 設定載波頻率swf 為 20kHz）。圖 2-4 雙極性 SPWM 控制的逆變橋輸出電壓頻譜圖由上述表達式與仿真得出雙極性 SPWM 控制輸出電壓諧波分析結論如
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM464

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本文編號：2672950