高频链逆变器的软件锁相及并网控制研究

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1、硕士学位论文MASTER′SDISSERTATION论文题目高频链逆变器的软件锁相及并网控制研究作者姓名贺红艳学科专业电力电子与电力传动指导教师闫朝阳副教授2015年5月中图分类号：TM615学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文高频链逆变器的软件锁相及并网控制研究硕士研究生：贺红艳导师：闫朝阳副教授申请学位：工学硕士学科专业：电力电子与电力传动所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-I-ADissertationinPowerElectronicsandPowerDrivesRESEARCHONSOFTWAREPHASE-LO

2、CKEDLOOPANDGRID-CONNECTEDCONTROLOFHIGHFREQUENCYLINKINVERTERbyHeHongyanSupervisor:AssociateProfessorYanZhaoyangYanshanUniversityMay,2015-II-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《高频链逆变器的软件锁相及并网控制研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本

3、声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《高频链逆变器的软件锁相及并网控制研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签

4、名：日期：年月日-III-摘要高频链矩阵式变换器是近年来研究较为热门的一类拓扑。该拓扑将高频逆变技术和矩阵变换器结合到一起，具有工作频率高、能量可双向流动、隔离变压等功能，并且减小了系统的体积和重量。因其结构的优越性，该拓扑被逐渐应用于光伏并网发电系统和电机控制等领域。本文研究的拓扑为三相电压型高频链矩阵式变换器，并将其应用于光伏并网逆变系统中。由于并网控制时需要对电网电压的同步信号进行检查，所以又对软件锁相环节进行深入研究。应用高频链矩阵式变换器时，变换器的调制是基础。本文从拓扑结构入手，介绍一种新型的调制策略，解结耦SPWM调制策略。该策略在拓扑换流时会产生电压尖峰问题，进而继续

5、研究了“一体化”SPWM调制策略，该调制策略是前者的优化。通过仿真验证这两种调制策略的可行性，以及后者对电压尖峰的抑制作用。然后针对电网电压同步检测技术——锁相环控制进行研究。根据同步锁相技术原理，对比分析了DSOGI-PLL和T/4延时法两种锁相方法，并在此基础上提出一种新型的锁相方法，2倍频锁相法(DFF-PLL)。为抑制电网电压中谐波成分对锁相环节的影响，又提出一种基于双带通滤波器结构的DFF-PLL锁相方法，使之对谐波具有较强的抗干扰能力。将上述锁相方法进行仿真对比，验证了基于双带通滤波器的DFF-PLL具有更优越的锁相性能。其次，完成对三相高频链矩阵式变换器的数学建模，从数

6、学模型的角度证明解结耦调制策略的有效性和正确性。基于解结耦调制思想，完成对高频链矩阵式变换器并网闭环控制的设计，仿真结果表明该拓扑并网运行的可行性。光伏发电并网运行时，电网电压通常会处于不平衡状态。针对这种情况，本文介绍了一种电流平衡并网控制方法，并将前面研究的DFF-PLL和DSOGI-PLL两种锁相方法应用其中。仿真结果表明，锁相环性能的优劣会对并网控制效果产生影响。最后，对系统硬件电路进行设计和器件选型，并完成实验平台的搭建；控制电路采用DSP和CPLD相结合。通过实验验证了两种调制策略，锁相方法以及带载、并网控制的可行性和有效性。关键词：高频链；矩阵变换器；电网电压不平衡；2

7、倍频锁相；解结耦调制策略-IV-AbstractNowadays,highfrequencylinkmatrixconverter(MC)topologyisresearchedpopularly,whichiscombinedhighfrequencyinverterwithmatrixconverter.Itcanachievethetrendofhighfrequency,bidirectionalpowerflow,isolationtransfo