三相光伏并網逆變器的不連續(xù)調制策略研究.pdf

1、隨著全球能源危機與氣候變暖的加劇,世界各國正大力發(fā)展可再生能源,而太陽能作為取之不竭、用之不盡的綠色能源最具潛力。本文以三相光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,對兩電平電壓源逆變器的不連續(xù)調制策略、三電平光伏并網逆變器中點電壓平衡、不連續(xù)調制、LCL濾波器設計以及兩電平光伏并網逆變器低電壓穿越時采用不連續(xù)調制策略的可行性問題進行了深入研究。
　　將傳統(tǒng)6扇區(qū)基本空間電壓矢量圖劃分為12扇區(qū),對6種傳統(tǒng)DPWMMAX、DPWMMrN、DPWMO

2、、 DPWMI、DPWM2、DPWM3(統(tǒng)稱為DPWMx)不連續(xù)調制策略參考電壓進行分析與歸納,總結出III型DPWMx不連續(xù)調制策略參考電壓與其對應的I型DPWMx連續(xù)調制參考電壓的線性變換關系,并討論I型與III型DPWMx調制策略的本質聯(lián)系,理論上分析了采用統(tǒng)一線性變換法實現各種DPWMx策略的可行性。并結合SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)參考電壓,采用局部過調制的思想,提出了一

3、種DSVPWMx不連續(xù)調制策略,該策略包含6種方法,分別為:DSVPWMP、DSVPWMN、 DSVPWMPNO、DSVPWMPN1、DSVPWMPN2,DSVPWMPN3,這6種調制方法中,開關不動作區(qū)間相對于負載電流的不同位置,決定了不同程度的開關損耗,并對其諧波性能進行了詳細分析,從而為不連續(xù)調制策略的分析與實現提供一種新思路。
　　總結了7段式SVPWM連續(xù)調制與5段式不連續(xù)調制,采用空間電壓矢量法,以伏秒平衡為依據,以降

4、低開關損耗為目標,在保證基本諧波要求基礎上,推導出了l6種(5+7)段混合式不連續(xù)調制方法,實現了在工頻周期內維持開關不動作區(qū)間為60度,新的(5+7)段混合式調制方法的開關損耗與諧波畸變均介于5段式不連續(xù)調制與7段式SVPWM之間,并以此為出發(fā)點總結出了廣義型不連續(xù)調制思想。進一步對于單位功率因數下的隔離型兩電平三相光伏并網逆變器,推導了三相并網逆變器的內?？刂品匠?建立了逆變器輸出側功率因數角隨逆變器輸出電流幅值變化的函數關系,提出

5、一種改進型最小開關損耗不連續(xù)調制算法(Modified General Discontinuous Pulse Width Modulation,M-GDPWM),該算法通過比較三相正弦參考電壓之間的瞬時大小關系,或者逆交器輸出三相電流的瞬時大小關系,來計算注入三相正弦參考電壓中的零序分量,從而無需實時計算功率因數角,即可實現最小開關損耗控制。分析表明應用于光伏并網逆變器系統(tǒng),該M-GDPWM方法較前述的DPWMx、DSVPWMx,其算

6、法實現簡單、對光伏最大功率的動態(tài)適應性好。
　　基于三相NPCi電平光伏并網逆變器拓撲,建立了中點電流數學模型,闡述了中點電壓波動的固與機理,分析了不連續(xù)調制方法的中點電壓偏移特點,指出在三電平平臺一卜不連續(xù)調制策略 DPWMMAX與DPWMMIN會對直流母線中點分別產生流入與流出的中點電流,從而帶來中點電壓的偏移和波動,利用該特點,提出了一種不連續(xù)調制策略實現中點電壓平衡的控制算法。在串聯(lián)Boost+NPC三電平并網逆變器上實現

7、了中點電壓平衡與基于電流參考 M-GDPWM不連續(xù)調制的獨立控制。接下來從NPC三電平逆變器結構出發(fā),研究了針對三電平逆變器的LCL濾波器電感參數的設計方法,根據基于電容電流閉環(huán)的有源阻尼控制的特點,給出了濾波電容設計的限制條件。
　　分析了三相兩電平光伏并網逆變器在電網故障時的三相接地短路、單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短路等4種典型三相電網短路故障類型,在深入研究其數學表達式以及對應向量圖的基礎上,提出了一種基于三相平衡