T型三电平光伏并网逆变器的模型预测控制

【摘要】：光伏并网逆变器是将太阳能电池板产生的初始直流电能转化为用户可以直接使用的交流电的关键设备,对其性能的要求比较高。本文深入研究了T型三电平光伏并网逆变器,重点针对其存在的中点电位波动、产生较大共模电压两个问题,采用模型预测控制方法进行研究。首先,本文在参考大量的国内外相关文献的前提下,综述了国内外光伏逆变器的发展现状,阐述了T型三电平逆变器的中点电位波动问题、产生共模电压问题。其次,针对T型三电平并网逆变器存在的中点电位波动问题,采用一种模型预测控制方法进行研究。模型预测控制对指标函数g进行优化,指标函数g由负载预测电流与参考电流之间的平方误差及两个分压电容电压之间的误差的和构成,该方法能够优先选择使得中点电容电位偏差最小的开关状态,作为开关管的门极驱动信号作用于逆变器,从而实现对逆变器中点电位的平衡控制。运用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明,中点电位的偏差范围较小,并网电流的THD和跟踪误差也较小,输出的三电平电压波形更加接近正弦波。最后,由于T型三电平并网逆变器会产生较大的共模电压,对系统及人身安全都具有很大的危害,采用改进的模型预测控制对共模电压进行抑制。在保证三电平逆变器中点电位平衡控制的基础上,对指标函数g进行改进,将共模电压抑制目标加入指标函数中,优先选择产生共模电压较小的开关状态作用于逆变器。同时,为了解决第三、四章在模型预测控制时存在的时间延迟问题,采用两步预测的方式进行延迟补偿。运用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明T型三电平并网逆变器的共模电压被有效地抑制在较小范围内,并网电流纹波大大减小,波形质量得到明显改善,输出了高质量的三电平电压波形。 【关键词】：T型三电平逆变器 模型预测控制 中点电位平衡 共模电压抑制 光伏并网
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 T型三电平光伏并网逆变器的研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外光伏逆变器的发展现状10-15
• 1.2.1 国内外光伏逆变器行业的发展现状10-12
• 1.2.2 光伏逆变器拓扑电路的发展过程12-13
• 1.2.3 光伏并网逆变器的控制技术研究现状13-15
• 1.3 三电平光伏并网逆变器存在的关键问题15-17
• 1.3.1 三电平逆变器的中点电位平衡控制15-16
• 1.3.2 三电平逆变器的共模电压抑制16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 T型三电平逆变器的工作原理分析18-29
• 2.1 三电平逆变器的拓扑分类18-21
• 2.1.1 三电平逆变器的主要拓扑电路18-20
• 2.1.2 三电平逆变器T型拓扑20-21
• 2.2 T型三电平逆变器的工作原理分析21-24
• 2.2.1 T型三电平逆变器的拓扑分析21-22
• 2.2.2 T型三电平逆变器的换流过程分析22-24
• 2.3 三电平逆变器的数学模型24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 基于模型预测的三电平逆变器的中点电位控制29-43
• 3.1 功率逆变器的控制技术分类及特点29-31
• 3.2 模型预测控制原理31-35
• 3.2.1 模型预测控制的基本原理31-33
• 3.2.2 指标函数的构成33-34
• 3.2.3 T型三电平逆变器的离散时间模型34-35
• 3.3 模型预测控制器的设计35-36
• 3.4 仿真结果及分析36-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于模型预测的三电平逆变器的共模电压抑制43-55
• 4.1 T型三电平并网逆变器的共模电压分析43-45
• 4.1.1 共模电压产生的原因43
• 4.1.2 共模电压的数学模型43-45
• 4.2 T型三电平并网逆变器的共模电压抑制45-50
• 4.2.1 模型预测控制的指标函数45
• 4.2.2 模型预测控制的时间延迟补偿45-47
• 4.2.3 控制器的设计47-50
• 4.3 仿真结果及分析50-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 在学研究成果60-61
• 致谢61

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