双模式逆变器母线电压补偿及控制策略研究

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1、学校代码：10406分类号：TM464学号：120081101009南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）双模式逆变器母线电压补偿及控制策略研究硕士研究生：卢雄伟导师：刘斌副教授申请学位级别：硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学Researchonbusvoltageripplecompensationandcontrolstrategiesofdual-modeinverterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnControlTheoryandControlEn

2、gineeringbyLuXiong-WeiUndertheSupervisionofProf.LiuBinInformationEngineeringCollegeNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune，2015摘要随着传统化石能源危机的出现，社会各界也在不断地寻找其替代品，进而完成对能源结构的调整。在风能、太阳能、潮汐能、生物燃料等多种可再生能源中，太阳能因为储量丰富、低碳清洁而受到人们的青睐，近几年的增长势头非常可观，有关部门预测它在今后二三十年甚至更长时间都将保持良好的发展趋势。本文顺应“空置屋顶为你养老”的理念，对双模式逆

3、变器展开了相关的研究。第一，针对双模式逆变器稳态运行的控制策略研究，当系统从离网运行切换至并网运行时，被控对象也从LC滤波器变成LCL滤波器，因此文章分别设计了离网运行对应的电压电流双环PI控制器和并网运行对应的双电流环PI控制器。此外由内模原理可知PI控制器无法对正弦给定信号进行无偏差跟踪，为此本文提出了在双环控制器的基础上分别嵌入重复控制和谐振控制的改进方案。随后给出的仿真也验证了改进控制器相对于基本PI控制器拥有更好的跟踪性能。第二，由于双模式逆变器需要保障重要负荷的不间断供电，因此系统在保证稳态运行的基础上，还需要考虑到两种模式之间的无缝切换。文中分析了模式切换过程中电压突变

4、产生的原因，并给出了引入过渡控制器来减小电压突变的控制策略，随后通过仿真波形的对比也验证了控制策略的改善效果。第三，对于逆变器而言，通过直流母线电压纹波的补偿可以达到改善输出电压THD和延长电容使用寿命的目标。文章在分析完直流母线电压纹波的产生原因之后，提出了利用蓄电池的充放电来实现母线电压纹波补偿的新思路，紧接着分别对蓄电池充放电过程进行了建模分析和控制器设计，随后给出的仿真分析验证了当蓄电池按照100hz的交流电流充放电时系统可以对低频纹波实现补偿的结论。第四，为了验证关于双模式逆变器的稳态运行、无缝切换及纹波补偿所提出的控制策略的实用性，文章从硬件和软件两方面下手搭建了一个实验

5、样机，随后通过相关设备采集实验波形来验证文中的分析与设计。关键词：双模式逆变器，稳态运行，无缝切换，纹波补偿IAbstractWiththeadventoftraditionalfossilenergycrisis,thecommunityisconstantlylookingforitsalternatives,andthencompletestheadjustmentofenergystructure.Inthewind,solar,tidalenergy,biofuelsandotherrenewableenergysources,solarenergyispopularinp

6、eopleofallagesbecauseit’sabundant,cleanandlow-carbon.Itsgrowthisveryimpressiveinrecentyears,andtheauthoritiespredictedthatitwillmaintainagooddevelopmenttrendinthenextfewyears.Thisarticleconformingtotheconceptthatthevacantroofprovidesfortheagedlaunchedarelatedstudyintermsofthedual-modeinverter.F

7、irst,concerningthecontrolstrategyforsteady-stateoperationofthedual-modeinverter,whenthesystemswitchestonetworkoperationmodefromoff-lineoperationmode,thecontrolledobjecthasbecomeLCLfilterfromtheLCfilter,sothearticlewasdesignedtothe