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LCL型双Buck双向逆变器的研究

发布时间:2020-09-16 19:06
   随着分布式能源为代表的可再生能源、电动汽车与电网互动(V2G)、交直流混合微电网、蓄电池储能技术如火如茶的展开,实现电能双向流动的变换器作为其与电网连接的重要接口设备发挥着重大作用。本文选择具有高效率非隔离的Buck型双向DC-AC变换器为研究对象。双向DC-AC变换器输出滤波器有L、LC、LCL三种类型。LC型滤波器通常用于电压源型离网变换器,可以抑制变换器输出电压的谐波;当在电流源型并网电路,由于电网电压的钳位,只有滤波电感对并网电流谐波起衰减作用,滤波电容近似为本地负载,会对注网电流的相位产生影响,因此LC型滤波器一般不适合于电流源型并网电路。L型滤波器电感取值较大、动态响应速度慢,所以LCL型相比于L型因其更高的谐波衰减效率、体积小的优势正逐渐替代L型滤波器,本文选用LCL型滤波器。由于LCL型滤波器是三阶系统,滤波参数的选择相比L型滤波器更加复杂,且存在固有的谐振问题,造成系统的不稳定。本文对现有的LCL滤波器滤波参数的选择与谐振抑制方法进行了总结。对LCL滤波器进行了建模分析,综合考虑滤波性能与谐振抑制采用图解的方法对滤波参数进行设计,保证网侧电流的高质量,并给出了LCL滤波器滤波参数选择过程。LCL型双Buck双向逆变器工作在并网工作模式时,本文采用了基于并网电压前馈的电流加权平均控制的方法,实现了对系统的降阶,从而解决了LCL滤波器的谐振问题,并具有较好的进网电流波形质量;当电路工作在整流PFC工作模式时,采用改进的电压电流双环控制方法,电压外环选用PI控制,电流内环选用电网电压前馈的电流加权平均控制,实现了输出直流电压的稳定与较高的功率因数以及网侧电流波形的高质量。本文基于LCL型双Buck双向逆变器作为研究对象,通过PSIM仿真软件搭建了LCL型双Buck双向逆变器仿真平台,进行了并网逆变与整流PFC的仿真研究,并以Altium PCB软件设计原理样机,搭建了一台1000W的LCL型双Buck双向逆变器的实验平台,验证了LCL滤波器参数选择的合理性与谐振抑制控制策略的有效性。
【学位单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TM464
【部分图文】:

充电设备,电网技术,接入电网,电力需求


但目前应用范围最广、迅速发展的是风能与太阳能。微电网是由风能、逡逑太阳能等可再生能源组成的分布式电源、储能与能量转换装置、负荷以及控制设逡逑备构成,如图1-1所示。逡逑光伏组件邋光伏控制器逡逑_K__逦——M逡逑H逦蓄电池组广_逡逑风机控制器^逡逑Lg;逡逑逦灥负载逡逑图i-i微电网系统逡逑在含有风力发电、光伏发电等新能源的微电网系统中,能量转换装置发挥着逡逑至关重要的作用,基于双向DC/AC变换器作为可以完成与大电网之间的双向能逡逑量传递,其可以完成新能源发电的平滑输出,而且由于PWM调制的双向DC/AC逡逑变换器可以使得网侧电流正弦化与单位功率因素运行,现在己经广泛的应用于交逡逑直流微电网与V2G系统中。在交直流混合微电网中,双向DC/AC变换器是其重逡逑要的接口设备,可以实现直流与交流母线间的功率流动调控,确保微网功率平衡、逡逑保持母线电压稳定并提高系统电能质量。V2G是电动汽车蓄电池与电网间的能逡逑量的双向流动,如图1-2所示,当用电高峰期时电动汽车可以作为储能设备将富逡逑余电能馈入电网

波形,逆变,环节,波形


(c)逆变模态3逦(邋d)逆变模态4逡逑图2-3逆变环节工作模态逡逑逆变模态1:开关管S,、S4断开,二极管D,、D2、D4截止,开关管S2、S3逡逑导通,直流电压Ud通过电网Ug与电感L2、Lg形成回路,由Ud向电感L2、Lg逡逑充能;逡逑/^\!邋1逦t逡逑.°逦I逦I逦!逦I逦t逡逑IL\逦I逦|逦|逦I逡逑^\j逦/^\j逦r逡逑F^innnnnJ逦LnnnnnJ逦;逦^逡逑VdsI_邋jlllj邋^IIIU逡逑q邋!逦!逦1逦t逡逑图2-4逆变环节波形逡逑15逡逑

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图2-3逆变环节工作模态逡逑逆变模态1:开关管S,、S4断开,二极管D,、D2、D4截止,开关管S2、S3逡逑、

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