LCL滤波并网逆变器全阶滑模控制方法研究

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1、硕士学位论文LCL滤波并网逆变器全阶滑模控制方法研究RESEARCHONFULL-ORDERSLIDINGMODECONTROLMETHODOFLCLFILTEREDGRID-CONNECTEDINVERTER陈若博哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM614学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文LCL滤波并网逆变器全阶滑模控制方法研究硕士研究生：陈若博导师：冯勇教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM614U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONFULL-ORDERSLIDINGMODECONTROLMETHODOFLCLFILTEREDGRID-CONNECTEDINVERTERCandidate：ChenRuoboSupervisor：Prof.FengYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：E

3、lectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着社会的快速发展，能源日益枯竭，环境问题日益严峻，开发利用可再生能源已经成为了世界各国的必然选择。风能由于其对环境友好的性质，演变为增长最快的可再生能源之一。为了给用户输送较高的电能质量，并网逆变器作

4、为风力发电系统与传统电网必需的连接设备，对其相关领域的研究是非常有价值的。本文以LCL滤波并网逆变器系统作为研究对象，设计了一种全新的全阶滑模控制策略，实现逆变器系统稳定运行，提高系统的鲁棒性。本文首先研究了输入不确定系统的全阶滑模控制算法。针对常规控制器仅能消除满足匹配条件的不确定性，但不匹配不确定性很难被克服的问题，本文采用虚拟控制的方法建立系统部分状态的参考，再设计全阶滑模控制算法消除不确定性的影响，使系统状态在有限时间内收敛到平衡点附近的区域。通过仿真验证算法的有效性，为本文后续的研究奠定基础。然后，推

5、导基于LCL滤波的并网逆变器在三相静止坐标系下的开关平均数学模型。考虑到并网逆变器中的电感、电阻与电容参数的变化，建立LCL滤波并网逆变器在α-β坐标系下的数学模型并将研究的全阶滑模的算法应用到LCL滤波并网逆变器的系统中，通过设计全阶滑模面，使并网电流与其参考值的误差在有限时间内收敛到0。通过与PI控制器的仿真结果对比，证明所提出的全阶滑模控制策略具有更高的控制精度和更快的响应速度。为了进一步验证方法的适用性，建立LCL滤波并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型并将研究的全阶滑模的算法应用到LCL滤波并网逆变器

6、的系统中，通过设计全阶滑模面，使并网电流与其参考值的误差在有限时间内收敛到0。控制器仿真结果证明相比PI控制器，所提出的全阶滑模控制器具有更好的动态响应。最后，本文对电网中可能存在的几种不确定性进行了研究。仿真验证在电网存在不确定性时，提出的全阶滑模控制策略可以实现稳定直流母线电压，实现单位功率因数并网。与PI控制器相比，系统对于外部扰动和参数摄动均具有较好的鲁棒性，特别地，这种全阶滑模控制策略对参数扰动这种不满足匹配条件的扰动体现出更好的性能。关键词：风力发电；LCL；并网逆变器；不确定性；全阶滑模控制-I-

7、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofsociety,energyisincreasinglydepletedandenvironmentalproblemsarebecomingincreasinglysevere.Thedevelopmentandutilizationofrenewableenergyhasbecomeaninevitablechoiceforcountriesintheworld.Duetoitsenvironmentallyfr

8、iendlynature,windenergyhasevolvedintooneofthefastestgrowingrenewableenergysources.Inordertodeliverhigherpowerqualitytousers,grid-connectedinvertersarenecessaryconnectiondevicesforwindpowergenera