近年来,以可再生能源为基础的分布式发电技术发展迅速,合理有效利用分布式电源的关键技术就是将分布式电源与大电网相连实现并网发电。分布式发电系统的接口逆变器在独立运行模式与并网运行模式之间的平滑切换是实现电网与分布式发电系统相结合的研究重点,也正是本文的研究内容。本文详细阐述了二极管箝位型三电平逆变器的工作原理和S V P W M控制技术,针对实际工程中数字化实现S V P W M时开关周期计时从零开始、连续且重复的特点导致的扇区过渡缺陷,提出了一种改进的开关周期计时方法。为了满足逆变器双模式运行及其平滑切换的要求,本文提出了基于P-ω、Q-V&下垂控制的双模式逆变器整体控制策略。与传统下垂控制相比,P-ω、Q-V&下垂控制与虚拟阻抗结合的控制方案减小了线路阻抗不一致对逆变器并联运行无功负载分配的影响。针对P-ω、Q-V&下垂控制的特点,提出了频率ω及幅值变化率V&的恢复控制保证稳态时逆变器输出电压频率恢复为额定值,且幅值不再变化。本文设计了适用于P-ω、Q-V&下垂控制的主动同步控制策略,该策略只需考虑幅值和相角同步,解决了采用传统下垂控制时频率和相角很难实现同时同步的问题。逆变器并网时刻的瞬态冲击受瞬时电压偏差和系统阻抗两个因素的影响。为了增加系统阻尼,本文在下垂控制中加入微分环节,与主动同步控制策略共同作用保证了并网过程中逆变器输出功率的平滑过渡。并网运行时,传统下垂控制会导致两个问题:一是逆变器输出的无功不可控;二是电网频率波动时,逆变器输出的有功将偏离其额定值。本文采用的P-ω、Q-V&下垂控制可使有功和无功均处于可控状态。另外,本文提出将P-ω下垂控制的角频率设定点0ω设置为电网角频率解决了电网频率波动时有功的控制问题。本文在M A T L A B/s i m u l i n k中设计并搭建了5 k W逆变器模型,对所提出的双模式逆变器控制方案进行了仿真验证。搭建了采用D S P+F P G A作为主控电路的三电平并网逆变器实验平台,实验结果证明了本文提出的控制方案的正确性。
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