输入串联输出串联逆变器系统的并网技术研究

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1、中图分类号：TM461论文编号：102870318-SX105学科分类号：080800硕士学位论文输入串联输出串联逆变器系统的并网技术研究研究生姓名韩竹文学科、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一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonGrid-ConnectedTechniquesforInput-Series-Output-

2、SeriesInverterSystemAThesisinElectricalEngineeringbyHanZhuwenAdvisedbyAssociateprofessorFangTianzhiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,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发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空

3、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：2018.3.29南京航空航天大学硕士学位论文摘要由于传统能源的日趋枯竭，人类逐渐开始重视太阳能、风能等新能源的开发与利用。随着新能源发电设备发电功率的不断增加，单个并网逆变器的应用面临着巨大的挑战，毋庸置疑这增加了单个并网逆变器的设计难度和生产成本。基于电力电子系统集成的概念，有学者提出了用串并联组合系统来代替单个模块的想法

4、。根据输入输出端连接方式的不同，串并联组合系统可以分为四大类，其中输入串联输出串联(Input-Series-Output-Series,ISOS)逆变器组合系统适用于输入电压和输出电压均较高的场合。如果将多个小容量逆变器模块以ISOS逆变器组合系统的形式来代替单一的、大容量的逆变器应用于大功率并网发电场合，将大大降低单模块逆变器的电压电流应力、生产成本，缩短研发周期，提高系统的可靠性。本文的研究内容为ISOS逆变器系统并网运行时的控制策略。对于ISOS并网逆变器系统来说，由于其特殊的系统架构，需要满足多重化的控制目标，包括：模块间的功率均衡，即每个模块输入

5、均压和输出均压；进网电流高功率因数并网；抑制LCL滤波器固有的谐振尖峰。本文基于ISOS并网逆变器系统的多重化控制目标，选择了电容电流和进网电流作为控制变量，并最终提出了一种适用于ISOS并网逆变器组合系统的控制策略。该控制策略包含三个控制环路，分别是输入均压环、电容电流反馈内环和公共的输出电流环。输出电流外环中，电流基准跟踪电网电压相位以保证进网电流较高的波形质量和功率因数。而电容电流反馈内环有两方面的作用：一方面在结合输入均压的基础上控制电容电流相位同步，从而实现模块间的功率均衡；另一方面电容电流有源阻尼又可以有效地抑制LCL滤波器带来的谐振尖峰，保证系

6、统的稳定工作。本文还对ISOS并网逆变器系统的主电路拓扑进行了选择，选定了包括前级DC-DC移相全桥变换器和后级全桥逆变器在内的两级式结构，并给出了实验样机主要参数的设计过程。同时，根据所提控制策略的控制框图，分析了输入均压环和公共电流环之间的解耦关系，并给出控制环路设计的详细过程。最后在理论分析的基础上，在实验室搭建了一台2kVA的ISOS并网逆变器系统样机。仿真和实验结果均证明了本文所提出方案的正确性和有效性。关键词：输入串联输出串联，逆变器，并网，LCL，功率均衡I输入串联输出串联逆变器系统的并网技术研究AbstractDuetothedepletio

7、noftraditionalenergysources,humanbeingshavebeguntopaymoreattentiontothedevelopmentandutilizationofnewenergysources,suchassolarenergyandwindenergy.Withtheincreasingpowerofnewenergypowergenerationequipment,asinglegridinverterisfacingahugechallenge,nodoubtthatthisincreasesthedifficult

8、yofdesigningasinglegridinv