微電網(wǎng)雙向變流器研制及復(fù)合控制方法研究.pdf

1、近年來(lái)，微電網(wǎng)以其環(huán)境友好性和控制智能靈活性而成為許多國(guó)家電力發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。雙向變流器作為微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)與交流母線連接的橋梁，已成為研究的熱點(diǎn)。本文以三相電壓型半橋結(jié)構(gòu)的PWM變流器作為微電網(wǎng)雙向變流器研究對(duì)象，詳細(xì)分析了其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)給出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)其控制方法進(jìn)行了深入研究。本文的主要工作和成果如下:
　　1.根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于雙向變流器性能的要求，選用三相電壓型半橋結(jié)構(gòu)

2、的PWM變流器作為微電網(wǎng)雙向變流器研究對(duì)象。根據(jù)其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了微電網(wǎng)雙向變流器的具體工作原理及整流運(yùn)行與逆變運(yùn)行的換流過(guò)程。并分別建立了微電網(wǎng)雙向變流器在三相靜止坐標(biāo)系(a，b，c)、兩相靜止坐標(biāo)系(α，β)及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d，q)中的數(shù)學(xué)模型。
　　2.設(shè)計(jì)了微電網(wǎng)雙向變流器功率主電路的參數(shù)，并完成了控制電路的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要包括DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、交流直流檢測(cè)電路及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)、過(guò)零檢

3、測(cè)電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)和電源模塊設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)和各個(gè)子程序設(shè)計(jì)。并搭建了微電網(wǎng)雙向變流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。
　　3.基于微電網(wǎng)雙向變流器在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d，q)中的數(shù)學(xué)模型，分析了其采用電壓電流雙閉環(huán)控制的整體控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)變流器系統(tǒng)時(shí)變非線性、強(qiáng)耦合的特性，提出一種基于現(xiàn)代非線性控制理論的復(fù)合控制方法。該方法電流內(nèi)環(huán)采用反饋線性化控制，通過(guò)非線性狀態(tài)及反饋?zhàn)儞Q，將變流器非線性系統(tǒng)精確線性化，

4、并完全解耦了系統(tǒng)的有功電流和無(wú)功電流。電壓外環(huán)采用滑模控制，充分利用其對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，解決了變流器系統(tǒng)時(shí)變參數(shù)的問(wèn)題。同時(shí)給出了雙閉環(huán)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過(guò)程。最后分析了SVPWM的調(diào)制過(guò)程。
　　4.建立了微電網(wǎng)雙向變流器的仿真模型。通過(guò)與傳統(tǒng)PI控制方法比較分析，結(jié)果表明，采用電流內(nèi)環(huán)反饋線性化控制、電壓外環(huán)滑?？刂频膹?fù)合控制方法時(shí)，微電網(wǎng)雙向變流器在實(shí)現(xiàn)單位功率因素雙向變流運(yùn)行的同時(shí)，具有更為優(yōu)越的動(dòng)、靜態(tài)性能