【正文】 d has a fast dynamic response speed. Key words: Gridconnected inverter， LCL filter， Active damping, passive damping III 目錄 摘要 .........................................................................................................................I Abstract ..................................................................................................................II 目錄 ...................................................................................................................... Ⅲ 第一章 緒論 .......................................................................................................... 1 三相 PWM 電壓型逆變器的產生背景 .................................................. 1 逆變器的研究現狀 ................................................................................... 2 PWM 逆變器的研究現狀 ................................................................. 2 基于 LCL 濾波的 PWM 逆變器的研究現狀 .................................. 4 本文的主要內容 ....................................................................................... 8 第二章 PWM逆變器的原理及數學模型 ........................................................... 9 逆變器的工作原理 .................................................................................. 9 基于 LCL 濾波的 PWM 逆變器的數學模型 ....................................... 12 鎖相環(huán)節(jié)的工作原理 ............................................................................. 12 本章小結 ................................................................................................. 19 第三章 LCL濾波器和控制系統(tǒng)的設計 ............................................................ 20 LCL 濾波器的 參數設計 ......................................................................... 20 LCL 濾波器的諧振抑制方法 ........................................................ 20 濾波器參數變化對濾波性能的影響 .............................................. 20 濾波器參數設計的約束條件 .......................................................... 21 濾波器參數的設計步驟 .................................................................. 22 基于無源阻尼的單電流環(huán)控制方案的設計 ....................................... 23 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計 ......................................................................... 25 網側電感電流外環(huán)控制器的設計 .................................................. 25 電容電流內環(huán)控制器的設計 .......................................................... 26 本章小結 ................................................................................................. 26 第四章 系統(tǒng)參數設計及仿真驗證 ..................................................................... 27 系統(tǒng)參數設計 ......................................................................................... 27 仿真驗證 ................................................................................................. 28 本章小結 ................................................................................................. 32 結論 ....................................................................................................................... 33 參考文獻 ............................................................................................................... 34 致謝 ....................................................................................................................... 36 IV 附錄 1 開題報告 .................................................................................................. 37 附錄 2 文獻綜述 .................................................................................................. 41 附錄 3 中期報告 .................................................................................................. 46 附錄 4 英文翻譯 .................................................................................................. 52 一、 英文文獻原文 ...................................................................................... 52 二、 英文文獻翻譯 ...................................................................................... 63 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 三相 PWM 電壓型逆變器的產生背景 隨著世界能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴重，能源和環(huán)境成為 21 世紀人類所面臨的 重大基本問題，清潔、可再生能源的發(fā)展和應用越來越受到世界各國的廣泛關注。 現代社會對能源需求不斷增加，煤炭、石油、天然氣等一次性能源卻不斷減少，而且其使用又會對環(huán)境產生很大危害，為了緩解能源危機，避免環(huán)境的進一步惡化，對風能、太陽能等新能源的開發(fā)利用顯得尤為 重要，可再生能源的使用兼具環(huán)保性和持續(xù)利用性，但是也存在著缺陷和難點。在所有的變換器中， PWM 變換器由于其產生諧波損耗小，對通信設備干擾小，整機效率高，而牢牢占據了主流產品的市 場。其結構示意圖如圖 (11)所示。進入 80 年代后，由于自關斷器件的日趨成熟及應用，推動了 PWM 技術的應用與研究。對于中等功率場合，多采用六個功率開關器件構成的PWM 逆變器，包括三相電壓型 PWM 逆變器和三相電流型 PWM 逆變器，這是本章介紹的重點。而電 流型 PWM 逆變器的軟開關技術研究相對較少，有待進一步研究。 * 電壓型逆變器 ： 以單相電壓源逆變器為例，其主電路結構如圖 (12)所示。 ?4S6SdUC1T2T3T4T1D2D34LR 圖 12 單相逆變器原理圖 基于 LCL 濾波的 PWM 逆變器的研究現狀 由于三相電壓型 PWM 逆變器有許多優(yōu)點，如能量可以雙向流動，直流側電壓波動小，功率因數可控，網 側輸入電流接近正弦等，因此應用廣泛。但是，三相 PWM 整流器的功率開關器件的開關頻率一般為 2～ 15kHz，會產生對電網干擾的高次諧波，主要在開關頻率或開關頻率整數倍附近。但是，當整流器的功率比較大時，交流側電抗器損耗增大。在交流側應用 LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量 ,并在同樣的諧波要求下 ,相對純電感型濾波器可以降低電感值 的大小，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應。因此 LCL 濾波的 PWM 整流器應用的關鍵技術之一就是諧振抑制問題。關于有源阻尼的研究已成為熱點，因為可減小損耗，節(jié)約能源。 目前基于 LCL 濾波器的 PWM 整流器的較為新穎的控制策略有 基于無源阻尼的直接電流控制策略、 直接功率控制策略、無差拍控制策略和三閉環(huán)控制策略。 2020 年， ， ， 和 提出了基于 LCL 濾波器的 PWM 整流器的直接功率控制策略。這種控制策略采用直接功率有源阻尼法，傳統(tǒng)的有源阻尼方法是給出電壓或電流的參考值，但是由于直接功率控 制沒有電流控制環(huán)，所以文獻將其轉化為功率參考值。節(jié)省了交流側電流傳感器。該控制策略只需要一組電流傳感器和一組電壓傳感器，其他的量可以由狀態(tài)觀測器獲得，系統(tǒng)的擾動可以用無源阻尼來衰減。無差拍控制方法與傳統(tǒng)的SVPWM 整流器相比，脈沖寬度根據整流器當前的電路狀態(tài)實時確定，因而具有更優(yōu)越的動態(tài)性能。另一種較為新穎的不平衡控制策略是 2020 年 ErikaTwining 和 Donald Grahame Holmes 提出的三閉環(huán)控制策略。電壓調節(jié)器的輸出作為網側電流有功分量的給定， dq 坐標系中網側電流調節(jié)器輸出經坐標變換后作為三相電容電流的給定，三相電容電流的反饋值由網側電流與整流器交流側電流合成。除直流側電壓傳感器外，該方法需要兩組電流傳感器和一組電壓傳感器，傳感器數量多是其缺點。今后基于 LCL 濾波器的 PWM 整流器無傳感器控制、電網電壓不平衡控制和便于數字實現的控制將會成為研究的重點。 其次，簡要說明了三相逆變器的工作原理，并分析了 LCL 濾波器的數學模型，通過坐標變換將三相對稱靜止坐標系中的基波正弦變量轉化成同步旋轉坐標系中的直流變量，從而簡化了控制系統(tǒng)設計。N ，和單相半橋、全橋逆變電路相同，電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式也是 180176。 下面來分析電壓型三相橋式逆變電路的工作波形，對于 U相來說，當橋臂 1 導通時， 239。 V、 W 兩相的情況和 U 相類似， 39。 負載線電壓 WUVWUV uuu 、 可由下式求出 燕山大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 10 39。WN39。UNu ，則負載各相的相電壓分別為 ???????????39。39。39。 39。UNu 頻率的 3 倍，幅值為其 1/3，即為6dU 。 Ui 的上升段即為橋臂 1 導電的區(qū)間，其中 0?Ui 時為 1S 導通， Ui 的下降