四桥臂逆变器输出电压波形质量改善方法的研究

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作为分布式发电技术应用的重要载体,微电网技术受到了广泛的关注。三相逆变器作为微网中的关键性接口电路,对微网的电能质量起到了决定性的作用。然而随着负载复杂度的增加,微网中的不平衡负载以及非线性负载会对逆变器输出电压的波形质量造成不利影响,引发三相电压不平衡问题以及电压畸变问题。针对负载所引起的微网逆变器输出电压波形质量的降低问题,本文选取四桥臂逆变器作为研究对象,重点对其脉宽调制策略和控制方法展开了研究。针对三维空间矢量调制(Three-Dimensional Space Vector Modulation,3-D SVM)方式在输出共模电压以及算法复杂度等方面存在的不足,提出了一种改进3-D SVM策略。通过建立电压矢量与共模电压之间的数学联系,发现零矢量是造成共模电压高的关键性因素,基于此,在改进算法中只选用共模电压为零的6个电压矢量以及一对关系互补的电压矢量pppn、nnnp来进行矢量的合成工作。仿真和实验的结果验证了改进后的3-D SVM算法不仅能够有效地降低逆变器的输出共模电压值,而且对于算法的复杂度也起到了一定的简化作用。针对复杂类型负载引起的四桥臂逆变器输出电压波形质量降低的问题,设计了一套基于改进型重复控制算法的双环逆变系统。在同步旋转坐标系下,利用对称分量法和傅里叶分解的方法,建立起了负载与输出电压之间的数学联系。借助于重复控制器高精度的稳态特性,解决了控制系统对于负载引入的周期性扰动信号抑制能力不足的问题。并且为了节省重复控制算法的数据占用空间,根据负载对输出电压的扰动规律,分别在d轴和q轴采用了偶次谐波重复控制器,0轴采用了奇次谐波重复控制器。仿真和实验的结果证明了该重复控制方案能够有效地改善四桥臂逆变器在不平衡负载以及非线性负载条件下输出电压的波形质量。
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