【導(dǎo)讀】獨(dú)立分布式發(fā)電的應(yīng)用可以解決很多問題，但其本身也存在不少缺。為更好地實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的潛力可以采用系統(tǒng)的方法，也就是使電源和。相關(guān)的負(fù)載構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)或“微電網(wǎng)”。本文的主要目的是，總結(jié)和研究三相逆變器建模。研究現(xiàn)狀，其中重點(diǎn)介紹微電網(wǎng)在歐洲和日本的發(fā)展。而后比較分析了逆變。器在反孤島技術(shù)中的應(yīng)用和逆變器的控制方式比較。的Simulink工具建立了三相逆變器模型。并且在最后進(jìn)行了仿真，給出了結(jié)

　　

【正文】 SimPowerSystems/Power Electronics/Universal Bridge中可直接用做逆變器或整流器使用 見下圖 18 圖 其參數(shù)設(shè)置如下 1. number of bridge arms：橋臂數(shù)目可設(shè) 123分別代表一 二 三個(gè)橋臂各自含有 2個(gè)開關(guān)器 件， 4個(gè)開關(guān)器件， 6個(gè)開關(guān)器件。前 2個(gè)實(shí)現(xiàn)單相變流后者實(shí)現(xiàn)三相變流。 2. snubber resistance Rs：緩沖電路的電阻 3. snubber capacitance Cs：緩沖電路的電感 4. power electronic device：電力電子器件類型。選擇橋臂中所使用的電力電子器件，可以選擇二極管，晶閘管， CTO/Diodes， IGBT，理想開關(guān)，分別如 下 圖 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 19 圖 ，晶閘管， CTO/Diodes， IGBT，理想開關(guān) 5. RON：器件內(nèi)阻 6. LON：器件內(nèi)部電感 7. Forward voltage：器件導(dǎo)通壓降 8. [Tf(s)Tt(s)]:器件關(guān)斷時(shí)間 9. Measurements：是否進(jìn)行電氣測(cè)量。 PWM調(diào)制方式在逆變器和整流中都有廣泛應(yīng)用。本文用的是SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Control Blocks/Discrete PWM Generator如下圖 20 圖 1. cenerator mode:發(fā)生器模式本文選擇三個(gè)橋臂 6個(gè)脈沖 IGBT電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 2. carrier frequency：三角載波頻率 3. internal generation of modulating signal：是否選用內(nèi)部調(diào)制信號(hào)。 4. modulation index：調(diào)制度 5. frequency of output voltage：調(diào)制基波頻率 6. phase of outputvoltage：調(diào)制波基波相位 本文還用到 powergui模塊和 scope測(cè)量 Multimeter模塊與設(shè)置分別如下圖 ， 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 21 圖 22 圖 圖 置 以上是本文用到的電力仿真模塊。 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 23 第五章 建模與仿真分析 在 Simulink 中搭建三相逆變器模型 圖 PWM 逆變主電路 三相 SPWM 原理：載波信號(hào) cU 為對(duì)稱三角波，幅值為 cmU ，頻率為 cf ，調(diào)制信號(hào)為三相正弦波 sau ， sbu ， scu ， 幅值為 smU ，頻率為 sf 。對(duì) a 相橋臂，當(dāng) csa uu ?時(shí)， 1S 導(dǎo)通 6S 關(guān)斷，當(dāng) csa uu ? 時(shí)， 6S 導(dǎo)通 1S 關(guān)斷， b 相和 c 相類似。 由于各相上下橋臂功率器件及互補(bǔ)方式輪流導(dǎo)通，故各相對(duì) n 點(diǎn)的電壓為雙極性 SPWM 波形，該波形與各相上橋臂器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步變化。輸出的線電壓可由相應(yīng)的兩相對(duì) n 點(diǎn)的電壓相減而得，線電壓在 177。Ua 和 0 之間變動(dòng)，總體呈現(xiàn)單級(jí)線性形狀。星型連接負(fù)載的相電壓波形較為復(fù)雜，可能的電平為 0， 和 建立仿真模型 第一步建立主電路的仿真模型。在 simpowersystems 的 Electrical Sources庫(kù)中選擇直流電壓源模塊，然后再在 Power Electronics 庫(kù)中選擇 Universal Bridge 模塊，在對(duì)話框中選擇 橋臂數(shù) 3，構(gòu)成三相半橋電路，開關(guān)器件選帶反并聯(lián)二極管的 IGBT：在 Elements 庫(kù)中選擇三相串聯(lián) RLC 負(fù)載模塊，在對(duì)話框中選為星型連接，按照下圖相連完成了三相逆變器仿真模型的主電路部 24 分。 第二步控制部分 SPWM 控制信號(hào)由 Simpowersystems 提供的 Discrete PWM Generator 產(chǎn)生，在對(duì)話框中選擇三橋六脈沖模式。 調(diào)節(jié)三相負(fù)載的有功為 1KW，感性無功為 500Var。 第三 步 完成波形觀測(cè)及分析部分。在相應(yīng)模塊的測(cè)量選項(xiàng)和 Multimeter模塊，即可觀察逆變器的輸出相電壓，相電流和線電 壓，通過串聯(lián)的電流表可觀察直流電流的波形。此外還可以利用 Simpowersystems 提供的 powergui，可對(duì)波形進(jìn)行 FFT 分析。 最終得到的仿真模型如下圖 所示 圖 仿真模型 分析仿真結(jié)果 將仿真時(shí)間設(shè)為 秒，調(diào)制深度 m 設(shè)為 ，輸出基波頻率設(shè)為 50HZ，載波頻率設(shè)為基頻的 20 倍運(yùn)行后得到的仿真結(jié)果如下圖 所示 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 25 圖 仿真曲線 分別為交流相電壓，相電流，線電壓和直流電流波形 。 FFT 分析 見下圖 圖 分析 輸出線路線電壓的幅值為 。 把調(diào)制深度設(shè)為 得到下圖 仿真曲線和 FFT 分析 26 圖 仿真曲線和 FFT 分析 線路電壓的幅值為 。 把調(diào)試深度設(shè)為 1 得下圖 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 27 圖 調(diào)制深度 1 頻率 1000HZ 時(shí)仿真曲線 對(duì)輸出的交流電壓進(jìn)行 FFT 分析，可得頻譜圖如下 圖 所示?；ǚ禐?與理論值接近。最高分析頻率為 時(shí)的 THD 達(dá)到 %由于感性負(fù)載的濾波作用，負(fù)載上的相電流 THD 為 % 圖 調(diào)制深度 1 頻率 1000HZ 時(shí) FFT 分析 28 把載波頻率調(diào)到 3000 得到波形 見下圖 圖 頻率調(diào)到 3000HZ 的仿真曲線 對(duì)輸出的交流電壓進(jìn)行 FFT 分析，可得頻譜圖如下圖 所示?；ǚ禐?。 THD 達(dá)到 %由于感性負(fù)載的濾波作用，負(fù)載上的 相電流 THD 為 % 圖 3000HZ FFT 分析 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 29 調(diào)節(jié)載波頻率到 6000 得 仿真曲線如下圖 圖 6000HZ 仿真曲線 分析圖如下 所示 THD 達(dá)到 % 。 相電流的 THD 也降低到 % 。 圖 FFT 分析 如前所述， PWM 逆變器的諧波特性與載波頻 率和調(diào)制深度有有著密切 30 的關(guān)系。 通過 FFT 分析可知，若進(jìn)一步提高載波頻率，則相電流更加接近于正弦波形。 總結(jié)與展望 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源的需求日益增加，而煤炭、石油等不可再生能源越來越少，為了避免能源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)惡化，為了走可持續(xù)發(fā)展的道路，人們開始研究使用可再生能源。分布式發(fā)電是近些年倍受關(guān)注的一種發(fā)電形式，它利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等可再生的清潔能源發(fā)電，即保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了能源，實(shí)現(xiàn)了能源利用的多樣化。所以，分布式發(fā)電系統(tǒng)迅速發(fā)展起來。當(dāng)分布式發(fā)電的輸出電能大于本地用戶消耗的電能時(shí)，將多余的電能輸 入電網(wǎng)，補(bǔ)充電網(wǎng)系統(tǒng)，可以提高分布式發(fā)電電能的利用率。所以，分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行是現(xiàn)在分布式發(fā)電發(fā)展的大趨勢(shì)。 本文從分析 并網(wǎng)逆變器的防孤島技術(shù)，對(duì)逆變器 控制策略等進(jìn)行研究。并且構(gòu)建了三相逆變器的 MATLAB 模型。 主要內(nèi)容如下第二章介紹孤島效應(yīng)的概念及危險(xiǎn)，并通過等效電路分析逆變器在并網(wǎng)過程中發(fā)生孤島效應(yīng)的原因。為防止孤島效應(yīng)，重點(diǎn)敘述了多種防孤島技術(shù)的方法。 第三章介紹并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)，列出了幾種并網(wǎng)控制技術(shù)，對(duì)與并網(wǎng)逆變器的控制策略進(jìn)行了比較選定了本文的控制方法。 第 四 章 介 紹 了 MATLAB ，并且 對(duì) 無 本 文 用 到 的 MATLAB 中的SimPowerSystems 各種元件做了重點(diǎn)介紹。 第五章是 搭建了三相逆變器的仿真模型，通過 MATAB 的仿真并且通過改變各種參數(shù)對(duì)輸出的交流相電壓，相電流，線電壓和直流電流波形進(jìn)行了分析。 由于本課題的研究時(shí)間和個(gè)人能力的有限，在該方向上的研究只是初步的開始，從本課題的研究分析總結(jié)，可以從以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究 : ，可以采用其他的控制方法與重復(fù)控制相 合，并將其引入并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)控制中。 ，展開研 能做到無縫切換技術(shù)。 ，提出有效的控制方案。 微電網(wǎng)的孤島檢測(cè)研究 三相逆變器接口建模 31 參考文獻(xiàn) [1] 韓繼明 ,陳衍妍 . 淺談微電網(wǎng) [J].科技資訊， 2021， NO15： 41 [2] 汪飛 .可再生能源并網(wǎng)逆變器的研究 [D].電力電子及電子傳動(dòng) ， 2021 [3] 胡宇航 .光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器接口裝置的控制方法研究 [D]. 武漢大學(xué) ，2021（ 4） . 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