20千瓦t型三电平光伏并网逆变器的研究

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1、分类号：TM46密级：UDC：621.3学校代码：11065硕士学位论文20千瓦T型三电平光伏并网逆变器的研究徐纪太指导教师夏东伟教授学科专业名称电气工程论文提交日期2016.04.18论文答辩日期2016.05.28答辩委员会主席于飞教授摘要由传统的钳位式三电平逆变器改进而来的T型三电平逆变器具有结构简单、效率高等优点。将T型三电平逆变器应用于中大功率光伏并网发电系统中，可减少系统的成本，提高系统的效率。为此，本文对20千瓦T型三电平光伏并网逆变器进行了研究。对逆变器的主电路拓扑进行了设计。比较了传统的钳位式三电平和所研究的T型三电平逆变器的结构、原理及其优缺点，分析了开

2、关管的电压、电流应力以及损耗特性；对所研究的逆变器的主电路参数进行了仿真和设计，给出了开关管的选型、逆变器输入端电容的设计、逆变器输出端新型LCLLC滤波器的设计；比较了LCL、LLCL、LCLLC滤波器的幅频特性，分析了串联阻尼电阻对LCLLC滤波器的谐振尖峰的抑制效果，并通过比较在不同的串联阻尼电阻值下滤波器的幅频特性，选择了合适的串联阻尼电阻值，仿真分析了滤波器的性能；设计了IGBT的驱动电路；设计了控制电路中的电压采样调理电路、电流采样调理电路、过流保护电路，设计了可以同时监控四路辅助电源的电源监控电路。对T型三电平逆变器的脉宽调制(PWM)技术和并网电流控制算法进

3、行了研究。分析了正弦脉宽调制(SPWM)与正弦矢量脉宽调制(SVPWM)的本质联系，利用SPWM改进了SVPWM算法，分析了改进的PWM算法，建立了三种算法的仿真模型并分析了优缺点；分析了T型三电平中点电位平衡问题以及共模电压问题的机理，提出了通过改变调制波以控制中点电位的平衡和将LCLLC滤波器的中性点与直流侧的中点相连减小共模电压的方法；建立了T型三电平逆变器的数学模型，对同步旋转坐标下的积分比例(PI)控制算法进行了分析、设计与仿真研究。搭建了逆变器的并网仿真模型与实验样机。仿真分析了逆变器并网时的中点电位平衡问题、共模电压问题以及并网电流谐波问题；进行了逆变器的并网

4、实验。仿真和实验表明，有效解决了逆变器的中点电位平衡问题、共模电压问题，提高了并网电流波形质量。关键词：光伏并网逆变器；T型三电平；LCLLC型滤波器；调制算法AbstractTheT-typethree-levelinverter,whichisimprovedfromthetraditionalclampedthree-levelinverter,hastheadvantagesofsimplestructureandhighefficiency.TheT-typethree-levelinverterisappliedtothehighpowerphotovoltai

5、cgrid-connectedsystem,whichcanreducethecostofthesystemandimprovetheefficiencyofthesystem.Forthispurpose,thispaperresearchesonthe20kWT-typethree-levelphotovoltaicgrid-connectedinverter.Themaincircuittopologyoftheinverterisdesigned.Thestructure,principleadvantagesanddisadvantagesofthetraditi

6、onalclampedandT-typethree-levelinverteriscompared,andvoltagestress,currentstressandcharacteristicsofswitchesisanalysed;maincircuitparametersoftheinverterissimulatedanddesigned,givestheswitchtubeselection,thedesignoftheinverter’sinputcapacitor,thedesignofinverter’sLCLLCoutputfilter;theampli

7、tudefrequencycharacteristicsofLCL,LLCL,LCLLCfilteriscompared,theinhibitoryeffectofresonantpeakofLCLLCfilterbydampingresistanceinseriesisanalysed,andbycomparingamplitudefrequencycharacteristicoffilterunderdifferentseriesdampingresistance,choosestherightseriesda