lcl型单相光伏并网逆变器电流控制与有源阻尼控制技术研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文LCL型单相光伏并网逆变器电流控制与有源阻尼控制技术研究专业：电力电子与电力传动博士生：张宁云导师：唐厚君教授学号：0110312001上海交通大学电子信息与电气工程学院2015年9月Ph.D.DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversitySTUDYONTHEINJECTEDCURRENTCONTROLANDACTIVEDAMPINGCONTROLOFGIRD-CONNECTEDSINGLEPHOTOVOLTAICINVERTERWITHLCLFILTERAuthor:ZhangNingyun

2、Advisor:Prof.TangHoujunSpecialty:PowerElectronicsandPowerDrivesNo.:0110312001SchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversitySep,2015上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进巧研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中！＾明

3、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。／１．ｇ学位论文作者签名；來了曰親年月曰７方上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可Ｗ将本学位论文的、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可｜＾＾采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□。，在年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密於＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）．Ｊ亏方指

4、导教师签名；学位论文作者签名；了來■。ｆ曰期：０年月曰曰期；之ｔ年月曰又／ＳＳ＾／摘要在新能源的开发利用中，并网逆变器作为衔接新能源与电网或者用户的接口设备，其性能好坏直接影响着新能源利用的效率。数字化的高频PWM调制技术使得并网系统的控制更为灵活，但是对于滤波器的性能要求也更高。相比于传统的单L滤波器，高阶的LCL滤波器具有更为优异的高频衰减特性，在相同的滤波性能要求下，LCL滤波器可以具有更小的体积，从而能够减轻整个并网设备的重量，降低成本。然而高阶的LCL滤波器固有的谐振特性使得整个系统不易稳定，控制器的设计稍有不慎就会导致系统发散不能正常工作。本文以

5、LCL滤波器谐振峰的阻尼控制为主要研究内容，兼顾并网电流控制以及延伸系统稳定性分析，针对并网电流控制器设计、阻尼控制设计、对于系统参数变化和电网电压波动的适应性、在离散域的建模、分析与控制、电流反馈方式及特点、基于滤波器的阻尼控制等问题进行了深入细致的分析与研究，在此基础上，从有源阻尼控制的角度出发，以优化控制器参数为指导设计LCL滤波器的各项参数。本文将LCL滤波器的阻尼控制与并网电流控制结合起来，作为一个整体考虑，在连续域内建立整体系统的数学模型，采用改进的比例谐振（Proportionalresonant）控制器作为并网电流控制器，电容电流比例反馈作为有源阻尼控制。

6、分析了电网对系统的影响，给出消除网侧影响的前馈控制方法，在此基础上，以系统稳定裕度为设计目标，给出了一套完整的系统化参数设计方案，并在系统参数波动、网侧电压波动的情况下验证控制器的鲁棒性，使得系统能够在一定的参数波动范围内保持稳定。考虑到实际的数字控制的特点，本文将整个并网系统置于离散域内进行分析，建立了整个系统在离散域内的数学模型，分别在延时为零、半拍以及一拍三种情况下，定量分析了在有源阻尼控制中采样与控制之间的延时对于系统性能的影响，给出系统稳定时有源阻尼控制的参数取值范围，借助奈奎斯特图分析并网电流控制器的比例以及谐振参数、有源阻尼控制参数对于系统稳定裕度的影响。L

7、CL滤波器提供了两种可能的电流反馈方式，本文在离散域内对于这两种反馈方式进行了深入研究，同时将系统采样频率与LCL滤波器谐振频率之间的关系也纳入分析过程中，推导出在不同的采样频率下，对于两种电流反馈控制系统，使得系统稳定的阻尼参数取值范围，进而推导出控制器参数的取值范围，定性的讨论了阻尼参数变化对于控制器参数取值的影响，从幅值裕度、相位裕度以及矢量裕度三个方面，对比分析了在不同的采样频率下，两种电流反馈控制系统的优缺点。从系统幅频特性和相频特性两方面入手，指出使系统稳定可以借助于附加的I数字滤波器，并建立了反馈并网电流控制系统