基于硬件在环仿真(HIL)的功率接口设计

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuhaha_123
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随着越来越多的分布式发电系统(DER)接入到电网中来,二氧化碳的排放量得到了降低,并且与传统能源相比新能源发电具有更高的经济性。然而分布式电源设备含有大量的电力电子器件对电网的稳定性、可靠性和可用性产生越来越深刻的影响。因此为了保证和提高接入电网电能的质量,结合硬件在环仿真(HIL)平台对分布式发电设备进行严格的测试验证的实验方法变得经济、安全、有效。  为了满足实验测试需要,采用的硬件在环仿真平台主要由三部分组成:待测的实物硬件设备(HUT),实时仿真系统(VSS)和连接仿真系统和被测硬件的功率接口(Power Interface)。功率接口用于将仿真机输出的指令信号放大,为待测设备提供等功率级别的电压信号。其快速性和准确性十分重要。  根据应用场合的要求,经过分析对比选取了采用LC滤波器的三相逆变器。针对输出波形的特点研究了LC滤波器的参数设计,分析了功率接口的工作原理。为了实现对工频及叠加高次谐波电压信号的无静态误差跟踪的控制要求,本文选取了单电压环的控制结构来提高系统的控制带宽,并采用多个谐振控制器并联的方式对控制带宽以内的歌词正弦交流信号进行控制。由于功率接口的滤波器存在谐振特性,并且非线性负载会对系统引入谐波干扰,本文提出了基于电容电压反馈的有源阻尼算法控制来抑制谐振问题。最后采用三次谐波注入的调制方式提高逆变器直流侧电压的利用率。  在理论分析与仿真基础上,本文搭建了基于dSPACE实时仿真控制系统的5kW实验研究平台,对所采用的控制策略进行了实验验证,试验结果验证了研究和设计分析的正确性。
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