输入串联输出并联并网逆变器系统的目标多重化控制策略及鲁棒性研究

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1、中图分类号：TM461论文编号：102870318-SX106学科分类号：080800硕士学位论文输入串联输出并联并网逆变器系统的目标多重化控制策略及鲁棒性研究研究生姓名黄淳学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师方天治副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringAResearchonMultipleTargetsControlStrategyandRobustnessfor

2、Input-Series-Output-ParallelGrid-TiedInverterSystemAThesisinElectricalEngineeringbyHuangChunAdvisedbyAssociateprofessorFangTianzhiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

3、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要输入串联输出并联（Input-series-output-parallel,ISOP）逆变器组合系统适用于高电压直流输入、大电流交流输出的并网场合，比如基于风能、光伏等新能源的分布式发电系统（DistributedPowerGenerationSystems,DPGS）

4、，该组合系统有利于提高并网系统的可靠性。针对该ISOP系统，首先需要筛选控制变量满足其多重化控制目标，其次还需提出有效的冗余运行方案以提高并网系统的可靠性。此外，分布式发电系统中输电线路较长，逆变器与电网之间会存在宽范围变化的电网阻抗，这一弱电网特性对并网逆变器控制技术的要求也就更加苛刻。本文研究ISOP并网逆变器系统的目标多重化控制策略、冗余技术以及系统对电网阻抗变化的鲁棒性。本文第一部分针对采用数字控制的ISOP并网逆变器系统，以功率均衡、LCL谐振抑制和高功率因数并网为控制目标，筛选出其控制变量可以是逆变器侧或者网侧电感电流。分析表明，当控制变量选取为逆变器侧电感电流时，

5、可直接实现各模块输出均流和间接实现高功率因数并网，有效抑制LCL谐振的必要条件是fr

6、组成的ISOP并网逆变器系统的实验样机，通过实验波形加以验证所提冗余运行方案的正确性和有效性。本文第三部分针对控制变量为网侧电感电流的情况，先以单台LCL并网逆变器为例，当采用电容电流反馈有源阻尼时，分析数字控制延时对电容电流反馈有源阻尼的影响，并发现数字控制延时可能会降低系统对电网阻抗变化的鲁棒性。因此为了削弱数字控制延时的不利影响，提出相位超前补偿方法以补偿电容电流反馈的控制延时。然后，分析不同谐振频率下系统稳定的幅值裕度要求，论证出带相位超前补偿系统对电网阻抗变化具有较好的鲁棒性，并设计出相位超前补偿器的参数。接着，为保证电网阻抗变化时系统始终稳定，给出电容电流反馈系数的

7、设计方法。当采用选取的电容电流反馈系数时，分析加入相位超前补偿器前后的闭环极点轨迹图。最后，通过测试一台1kVA原理样机，验证了所提出理论研究的有效性。本文第四部分将第三部分的相位超前补偿方案沿用到ISOP并网逆变器系统的各模块中，来提高系统对电网阻抗变化的鲁棒性。先对各模块建立数学模型，并将其等效成一个诺顿模型，I输入串联输出并联并网逆变器系统的目标多重化控制策略及鲁棒性研究进而可得ISOP系统的等效简化模型。再根据基于阻抗的稳定性判据，对比分析加入相位超前补偿之前和之后系统对电网阻抗变化