【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(chǎn)生背景 .................................................. 1 逆變器的研究現(xiàn)狀 ................................................................................... 2 PWM 逆變器的研究現(xiàn)狀 ................................................................. 2 基于 LCL 濾波的 PWM 逆變器的研究現(xiàn)狀 .................................. 4 本文的主要內(nèi)容 ....................................................................................... 8 第二章 PWM逆變器的原理及數(shù)學(xué)模型 ........................................................... 9 逆變器的工作原理 .................................................................................. 9 基于 LCL 濾波的 PWM 逆變器的數(shù)學(xué)模型 ....................................... 12 鎖相環(huán)節(jié)的工作原理 ............................................................................. 12 本章小結(jié) ................................................................................................. 19 第三章 LCL濾波器和控制系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................................ 20 LCL 濾波器的 參數(shù)設(shè)計 ......................................................................... 20 LCL 濾波器的諧振抑制方法 ........................................................ 20 濾波器參數(shù)變化對濾波性能的影響 .............................................. 20 濾波器參數(shù)設(shè)計的約束條件 .......................................................... 21 濾波器參數(shù)的設(shè)計步驟 .................................................................. 22 基于無源阻尼的單電流環(huán)控制方案的設(shè)計 ....................................... 23 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計 ......................................................................... 25 網(wǎng)側(cè)電感電流外環(huán)控制器的設(shè)計 .................................................. 25 電容電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計 .......................................................... 26 本章小結(jié) ................................................................................................. 26 第四章 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計及仿真驗證 ..................................................................... 27 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計 ......................................................................................... 27 仿真驗證 ................................................................................................. 28 本章小結(jié) ................................................................................................. 32 結(jié)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(chǎn)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(jì)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(yīng)用越來越受到世界各國的廣泛關(guān)注。 現(xiàn)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(chǎn)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(fēng)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(chǎn)生諧波損耗小，對通信設(shè)備干擾小，整機效率高，而牢牢占據(jù)了主流產(chǎn)品的市 場。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 (11)所示。進入 80 年代后，由于自關(guān)斷器件的日趨成熟及應(yīng)用，推動了 PWM 技術(shù)的應(yīng)用與研究。對于中等功率場合，多采用六個功率開關(guān)器件構(gòu)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(guān)技術(shù)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(jié)構(gòu)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(xiàn)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(cè)電壓波動小，功率因數(shù)可控，網(wǎng) 側(cè)輸入電流接近正弦等，因此應(yīng)用廣泛。但是，三相 PWM 整流器的功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率一般為 2～ 15kHz，會產(chǎn)生對電網(wǎng)干擾的高次諧波，主要在開關(guān)頻率或開關(guān)頻率整數(shù)倍附近。但是，當(dāng)整流器的功率比較大時，交流側(cè)電抗器損耗增大。在交流側(cè)應(yīng)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(yīng)。因此 LCL 濾波的 PWM 整流器應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一就是諧振抑制問題。關(guān)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(zhuǎn)化為功率參考值。節(jié)省了交流側(cè)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(jù)整流器當(dāng)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(diào)節(jié)器的輸出作為網(wǎng)側(cè)電流有功分量的給定， dq 坐標(biāo)系中網(wǎng)側(cè)電流調(diào)節(jié)器輸出經(jīng)坐標(biāo)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(wǎng)側(cè)電流與整流器交流側(cè)電流合成。除直流側(cè)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(shù)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(wǎng)電壓不平衡控制和便于數(shù)字實現(xiàn)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(shù)學(xué)模型，通過坐標(biāo)變換將三相對稱靜止坐標(biāo)系中的基波正弦變量轉(zhuǎn)化成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的直流變量，從而簡化了控制系統(tǒng)設(shè)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(dāng)橋臂 1 導(dǎo)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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)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(dǎo)電的區(qū)間，其中 0?Ui 時為 1S 導(dǎo)通， Ui 的下降