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单相LCL滤波器的并网逆变器控制的研究

作　者: 张涛
导　师: 顾和荣
学　校: 燕山大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 单相并网逆变器 LCL型滤波器虚拟阻抗稳定性 DSP
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 4次
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内容摘要

可再生能源发电系统中核心技术之一的逆变器并网控制技术越来越受到人们关注。大功率并网逆变器的开关频率相对较低,相对于传统的L型或LC型滤波器,并网逆变器采用LCL型输出滤波器具有输出电流谐波小,滤波器体积小的优点。本文针对LCL滤波器型并网逆变器易出现输出振荡现象,研究设计了一种基于虚拟阻抗控制的并网控制策略。本文简要地分析了几种具有代表性的逆变器并网控制方案的优缺点,设计了LCL型滤波器,并对LCL型并网逆变器的几种控制方案进行建模分析。针对间接控制电流响应速度慢的缺点,加入了并网电流前馈。考虑到LCL型滤波器存在谐振问题,在电容上串联阻尼电阻会提高系统稳定性但会产生功率损耗。本文选用了虚拟阻抗的控制策略,用控制算法取代阻尼电阻,增加了系统的稳定性,又不产生功率损耗。这种控制策略既能实现逆变器独立运行,又能实现并网运行,对该方案进行了理论分析,并用Matlab软件进行了仿真,证明了该控制思想的可行性。本文采用TMS320LF2407A DSP作为控制芯片,设计了完整的主电路系统和驱动电路的硬件,采用汇编语言完成DSP程序编写与调试。本文采用数字化控制进行了系统并网实验,实现了单相LCL型逆变器独立运行和并网运行,证明了本课题采用的控制方案的正确性,总结了实验数据,分析了实验中出现的一些问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 并网逆变器技术及其应用意义  9-10
  1.2 逆变器并网控制系统的控制方式  10-15
  1.3 输出滤波器对并网控制系统的影响  15-17
  1.4 本文研究的内容  17-19
第2章单相LCL 滤波器的并网逆变器分析  19-31
  2.1 LCL 滤波器的并网逆变器控制方案的选择和建模  19-25
  2.2 虚拟阻抗的控制理论及建模  25-29
    2.2.1 LCL 型滤波器数学模型  25-27
    2.2.2 LCL 型滤波器系统稳定性分析  27-28
    2.2.3 虚拟阻抗的数学模型  28-29
    2.2.4 本课题选用的整体控制策略  29
  2.3 本章小结  29-31
第3章单相LCL 型并网逆变器的设计与仿真  31-41
  3.1 单相LCL 型并网逆变器主电路组成  31
  3.2 LCL 滤波器的设计  31-34
  3.3 电流型并网模型分析  34-35
  3.4 单相LCL 型并网逆变器的仿真  35-40
    3.4.1 逆变器端电感电流单环并网仿真  36-38
    3.4.2 虚拟阻抗控制算法下的并网仿真  38-39
    3.4.3 逆变器独立运行双闭环控制的仿真  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章数字化并网控制系统的硬件和软件设计  41-59
  4.1 系统硬件设计  41-49
    4.1.1 主电路的设计  41-43
    4.1.2 控制系统电路设计  43-46
    4.1.3 隔离、驱动电路的设计  46-47
    4.1.4 多功能控制电源设计  47-48
    4.1.5 保护电路设计  48-49
  4.2 基于DSP 的并网控制系统整体设计  49
  4.3 基于TM5320LF2407 的控制系统软件设计  49-58
    4.3.1 DSP 初始化设计  50-52
    4.3.2 并网锁相环的设计  52-53
    4.3.3 电压外环调节器的设计  53-54
    4.3.4 虚拟阻抗中微分环节的设计  54-56
    4.3.5 系统的总体程序设计  56-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章系统实验与分析  59-67
  5.1 实验系统的搭建  59-60
  5.2 控制电路实验  60-62
    5.2.1 开关管驱动波形  60
    5.2.2 模拟信号检测与DSP 采样波形  60-61
    5.2.3 电网电压过零检测实验  61-62
  5.3 LCL 型单相逆变器独立运行及并网实验  62-66
    5.3.1 逆变器独立运行  62-64
    5.3.2 并网实验  64-66
  5.4 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
作者简介  75

单相LCL滤波器的并网逆变器控制的研究

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