煤炭、天然氣、石油等傳統(tǒng)化石能源被大量開采,其存儲量日益枯竭,而太陽能、風能和燃料電池等新能源因其清潔性和可再生性,成為未來能源的主流,是當今社會的研究熱點。逆變器是新能源發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,主要包括單級、準單級以及兩級式逆變器。其中,單相逆變器主要應(yīng)用在中小功率發(fā)電系統(tǒng),占據(jù)著大量市場份額。然而無論哪種類型的單相逆變器,由于其輸出功率的時變特性,其輸入電流中必然存在大量的二次諧波,產(chǎn)生如元器件電流應(yīng)力增加、燃料電池利用率降低以及光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤不穩(wěn)定等問題。本文主要研究內(nèi)容如下:總結(jié)分析了當前國內(nèi)外在逆變器輸入電流低頻紋波抑制技術(shù)上的研究現(xiàn)狀與發(fā)展歷程,論述各類方法的優(yōu)勢與不足,并以此為基礎(chǔ)提出一種用來抑制高增益差動Boost直流變換器型逆變器輸入電流低頻紋波的控制方案,即向逆變器的兩個輸出濾波電容電壓中注入相同二次諧波,輸出濾波電容作為功率解耦電容,提供負載上的二次脈動功率。深入分析了逆變器電路拓撲、穩(wěn)態(tài)特性及其輸入電流低頻紋波抑制原理,推導(dǎo)分析了電容容值偏差、寄生電阻以及采樣誤差對輸入電流二次紋波抑制效果的影響和輸入電流四次紋波產(chǎn)生的根本原理。對逆變器進行建模,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計出了電容電壓電感電流雙閉環(huán)控制策略。針對由電容容值偏差、寄生電阻以及采樣誤差引起的輸入電流二次紋波和由二次諧波注入引起的輸入電流四次紋波,本文提出輸入電流閉環(huán)控制,具有較強的輸入電流低頻紋波抑制能力。對比分析了在加入紋波抑制前后逆變器內(nèi)部各次紋波電流的流通路徑,得出逆變器在加入輸入電流紋波抑制后二次紋波流通路徑由低壓側(cè)轉(zhuǎn)移到高壓側(cè),由其引起的內(nèi)阻損耗變小。給出了逆變器功率電路、控制電路以及輔助電路等關(guān)鍵電路參數(shù)的設(shè)計方法。完成1kVA60VDC/220V50HzAC高增益差動Boost直流變換器型逆變器的仿真實驗與原理實驗,對比分析逆變器在不同控制策略、不同負載性質(zhì)下的仿真波形和實驗波形,證明了所研究的輸入電流低頻紋波抑制方案的準確性與可行性。
【學位單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM464
【部分圖文】：

用雙向?qū)üβ书_關(guān)管代替了邋Ｂｏｏｓｔ直流變換器中的二極管，逆變器實現(xiàn)雙向功率流，逡逑逆變器輸出電壓正弦度高，ＴＨＤ低。逆變器帶阻感性、阻性、阻容性負載時，一個低頻周逡逑期內(nèi)能量的流動方向以及兩個Ｂｏｏｓｔ變換器的工作狀態(tài)如圖２－３所示。以圖２－３（ａ）所示的阻逡逑感性負載為例，一個低頻周期內(nèi)可以分為５個工作區(qū)間。逡逑如圖２－３邋（ａ）所示，在？0，逆變器輸出電壓ｗ0＞０，輸出電流／。＜0，負載吸收的功逡逑率／？。＜0，負載向電源回饋能量。同時，耦合電感電流ｂｉ＜0、ｈｉ＞0，變換器Ｉ能量由負載逡逑流向電源，工作在Ｂｕｃｋ模態(tài)，而變換器ＩＩ能量由電源流向負載，工作在Ｂｏｏｓｔ模態(tài)，且逡逑兩個變換器流動的能量值不相等，其差值等于負載向電源回饋的能量值。逡逑在戶／Ｗ２，ＷＱ＞０，／。＜０，／＞0＜０，負載向電源回饋能量。z1合電感電流Ｚ’Ｌｌｌ＞0、Ｚ‘Ｌ２１＜0，變逡逑換器Ｉ能量由電源流向負載

圖３－５不同?

逡逑基于式（３－４６）、式（３－４７）可設(shè)計出電容電壓外環(huán)控制方案，其控制框圖如圖３－７所逡逑示。由于系統(tǒng)的非線性特性，為了使ＰＩ調(diào)節(jié)器的增益不隨著名的變化而變化，選取電容逡逑電流基準／ｃｌｒｅｆ作為調(diào)節(jié)器輸出，而不是電感電流基準ｆｉｌ２ｒｅｆ。根據(jù)式（３－４６）可由／ｃＵｅｆ、／。逡逑和占空比必計算出電感電流基準／ｉｌ２ｒｅｆ，但是必是由電感電流內(nèi)環(huán)計算得到的，若用在電逡逑壓外環(huán)的計算上，則可能引起內(nèi)外環(huán)耦合而導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。為了解決該問題，逡逑可尋找其它等效關(guān)系式來代替１－必，根據(jù)電路平均模型可得到以下關(guān)系式：逡逑（３－４８）逡逑ｎｕ＼邋＋邋Ｍｏｌ逡逑假設(shè)在一個高頻周期時間內(nèi)電感磁通總變化量為０邋（滿足電感伏秒平衡），則根據(jù)式逡逑（３－４８）可用（《＋１＞／（仙辦0１）代替１－４。Ｇｉ⑷為電感電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)，虛線框內(nèi)為Ｂｏｏｓｔ逡逑直流變換器Ｉ內(nèi)部等效模型。該控制中引入了負載電流前饋和輸入電壓前饋

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