發(fā)布時(shí)間：2020-09-30 12:03

　　 為改善目前日益嚴(yán)重的氣候變化問題,減少對(duì)化石燃料的依賴是全球性趨勢(shì),隨著新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逐漸受到各國(guó)重視。我國(guó)可燃?xì)怏w發(fā)電技術(shù)起步較晚,但近年來大步發(fā)展。并網(wǎng)逆變器作為新能源發(fā)電向電網(wǎng)輸送的接口,在并網(wǎng)過程中起到了關(guān)鍵的作用,它直接影響并網(wǎng)電流的質(zhì)量。由此引入的電流畸變、功率損耗、電網(wǎng)穩(wěn)定性、功率控制等問題成為這一課題研究的重點(diǎn)。本文對(duì)課題的研究主要分為以下幾點(diǎn):分析了并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由于LCL型濾波器具有良好的高頻濾波特性,同時(shí)具有成本低、總電感量小等特點(diǎn),近年來得到廣泛研究。本文以單相LCL型并網(wǎng)逆變器為例,對(duì)其建立了數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了控制算法的理論分析和研究,給出了一種控制器參數(shù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的新方法。最后,進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。針對(duì)單相LCL型并網(wǎng)逆變器,分析了內(nèi)環(huán)采用電容電流比例反饋控制,外環(huán)采用比例積分(PI)或比例諧振(PR)的控制算法。傳統(tǒng)PI參數(shù)整定多采用頻域法、經(jīng)驗(yàn)法、試湊法,往往費(fèi)時(shí)、費(fèi)力達(dá)不到預(yù)期的效果。本文應(yīng)用遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化方法,結(jié)合頻域法和開環(huán)系統(tǒng)根軌跡得出滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、魯棒性的內(nèi)外環(huán)參數(shù)條件,進(jìn)而在系統(tǒng)的收斂域內(nèi)對(duì)參數(shù)整體優(yōu)化。應(yīng)用遺傳算法可使參數(shù)的選擇不依據(jù)梯度信息,在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的范圍內(nèi)進(jìn)行全局尋優(yōu)。且在ITAE(誤差絕對(duì)值的一階矩)指標(biāo)中引入上升時(shí)間和超調(diào)量作為適應(yīng)度函數(shù),上升時(shí)間和超調(diào)量的引入可有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。最后,本文通過MATLAB/Simulink仿真得到在電網(wǎng)諧波下的并網(wǎng)電流波形,并構(gòu)建了αβ坐標(biāo)系下、dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的三相并網(wǎng)模型,均驗(yàn)證了本文參數(shù)的整定和優(yōu)化對(duì)抑制電網(wǎng)諧波具有良好的作用,同時(shí)使系統(tǒng)獲得較好的動(dòng)靜態(tài)特性。
【學(xué)位單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM61
【部分圖文】：

第 2 章 LCL 型并網(wǎng)逆變器建模與分析并網(wǎng)逆變器作為可燃?xì)怏w發(fā)電與電網(wǎng)的能量轉(zhuǎn)換接口，用來將可燃?xì)饬麟娹D(zhuǎn)換為基波為 50Hz 的正弦交流電并入電網(wǎng)中。并網(wǎng)逆變器的安全整個(gè)分布式發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。本章節(jié)介紹了單相 LCL 型逆變器，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，對(duì)單相 LCL 型并網(wǎng)逆變器的控制原理進(jìn)行；分析了坐標(biāo)系統(tǒng)間的變換原理（Clark 變換和Park變換），在abc靜止立及分析了三相 LCL 型并網(wǎng)逆變器模型；根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)變換原理，分坐標(biāo)系和dq 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了系統(tǒng)控制模型，并分析了系統(tǒng)在系下、dq 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的不同控制特性。最后，介紹了 SPWM 脈原理，并應(yīng)用 MATLAB/Simulink 建立了三相并網(wǎng)逆變器封裝模塊，對(duì)調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了建模和仿真實(shí)驗(yàn)。單相 LCL 型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

由圖 2.1 建立 LCL 型并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型為：11 inv C 1 122 2 21 2C gCdiL u u RidtdiL u u R idtduC i idt (2.1)以1i 、2i 、Cu 為輸出狀態(tài)空間矢量，invu 、gu 為輸入狀態(tài)空間矢量，得出單相 LCL型并網(wǎng)逆變器狀態(tài)空間矢量方程為：111 1 11inv22 2g2 2 21 10 01 10 01 1 0 00CCRiL L LiuRi iL L LuuuC C (2.2)由式(2.2)及圖 2.1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立 LCL 型并網(wǎng)逆變器在s 域內(nèi)控制系統(tǒng)模型，如圖 2.2 所示。

2.2 三相 LCL 型并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型本節(jié)在單相 LCL 并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上建立和推導(dǎo)出abc靜止坐標(biāo)系下、αβ靜止坐標(biāo)系下、dq 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下三相 LCL 型并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型。在建立理想三相 LCL 型并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型時(shí)，做出下列假設(shè)：(1) 三相 LCL 型并網(wǎng)逆變器中電感、電容視為理想，即不考慮器件和線路阻抗的影響，且三相參數(shù)相同。(2) 假設(shè) IGBT 開關(guān)管上下橋臂互補(bǔ)導(dǎo)通，即忽略逆變器中 IGBT 開關(guān)管上下橋臂的死區(qū)時(shí)間，且不考慮 IGBT 開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的過度時(shí)間， IGBT 開關(guān)管不存在導(dǎo)通壓降和開關(guān)損耗。(3) 逆變器側(cè)電感、網(wǎng)側(cè)電感均為線性且三相平衡，不考慮飽和情況[48]。(4) 逆變器側(cè)直流電壓源視為理想電壓源，電網(wǎng)電壓視為三相平衡、對(duì)稱的正弦波，系統(tǒng)不存在由于采樣、控制和計(jì)算產(chǎn)生的延時(shí)。2.2.1 abc靜止坐標(biāo)系下 LCL 型并網(wǎng)逆變器控制模型

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2830820