三相逆变器并联运行控制策略的研究

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1、硕士学位论文三相逆变器并联运行控制策略的研究作者姓名樊晨曦学科专业电力系统及其自动化指导教师王钢教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ResearchonControlStrategyforParallelThree-PhaseInverterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FanChenxiSupervisor：Prof.WangGangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号

2、：TM464学校代号：10561学号：201520111089华南理工大学硕士学位论文三相逆变器并联运行控制策略的研究作者姓名：樊晨曦指导教师姓名、职称：王钢、教授申请学位级别：硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：电力系统继电保护，微电网技术论文提交日期：2018年4月21日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：吴争荣委员：王钢李海锋梁远升朱革兰摘要随着可再生能源的快速发展，微电网技术和分布式发电技术变得日益重要。多台逆变器并联由于可以提高系统的

3、可靠性、冗余性以及灵活性，降低系统的体积和重量，降低生产和维护成本，被认为是当今电力电子技术发展的重要方向之一。然而在逆变器并联系统中，主要的问题之一就是会产生环流，导致电流失真，降低系统性能，甚至会造成设备损坏或系统运行故障，必须设计环流抑制策略使系统保持稳定，减小环流带来的影响。此外，不平衡负载普遍存在于实际微电网中，会导致三相输出电压不平衡，造成较多能量损失，影响系统的稳定性。因此在设计控制策略时还需要考虑到不平衡负载带来的影响。为此本文围绕逆变器并联系统的控制策略进行研究，主要研究工作如下：（1）对逆变器并联

4、拓扑结构进行了分析，建立了逆变器拓扑在三相静止abc坐标系下的数学模型，并将该模型转换到了两相静止αβ0坐标系和两相旋转dq0坐标系，为后续控制器的设计奠定基础。并通过对两台并联逆变器的等效电路模型进行分析，阐述了环流的产生机理。（2）详细介绍了电压外环电流内环的双闭环PI控制器的控制理论以及参数设计方法，针对逆变器并联系统的环流抑制问题，提出了改进模糊PI控制策略。该控制策略基于传统双闭环PI控制，在第二台逆变器的电流内环控制器中添加了零序电流控制器，以抑制环流，同时由于传统PI控制器具有参数固定、无法随外部环境变

5、化而变化的缺点，在电压外环引入了模糊控制，通过模糊控制对PI控制器参数进行在线调整，提高了系统的抗干扰能力。利用仿真软件MATLAB/Simulink搭建了并联逆变器系统模型，对所提改进模糊PI控制策略的有效性进行了验证。（3）针对实际电网会带有不平衡负载的情况，对控制策略做了进一步改进，提出了一种改进双环控制策略。由于PI控制器和PR控制器都具有一定局限性，因此采用准PR控制器代替改进模糊PI控制中电流内环的PI控制器，并详细介绍了设置控制参数的依据。基于MATLAB/Simulink的仿真分析表明改进模糊PI控制

6、虽然对负载电流和输出电压波形畸变有一定控制效果，但是三相电压不平衡情况仍然存在，总谐波畸变率仍然较高；采用改进双环控制策略时，三相输出电压基本平衡，总谐波畸变率大大降低，并能有效抑制并联系统中的环流，控制效果更优。本文获得了国家自然科学基金项目（51477057）的资助。I关键词：逆变器并联；环流；模糊PI控制；不平衡负载；准PR控制IIABSTRACTWiththerapiddevelopmentofrenewableenergy,micro-gridtechnologyanddistributedgenerati

7、ontechnologybecomeincreasinglyimportant.Theparallelinverterscanimprovethereliabilityandredundancyofthesystem,increasethepowersystem’sflexibility,reducethesystem’ssizeandweight,andreducetheproductionandmaintenancecosts.Sotheyareconsideredasoneofanimportantdirect

8、ioninthefieldofthepowerelectronicstechnology.However,intheparallelsystem,oneofthemainproblemsisthecirculatingcurrent.Thecirculatingcurrentcanleadtocurrentwaveformdistortiona