目前,电能回馈系统是人们研究的热点。并网逆变器是将电能回馈至电网的器件,具有重要的研究意义。由于人们对并网逆变器馈入电网的并网电流质量有严格的要求,为了使并网电流达到与电网电压同频反相且总谐波畸变率低于5%的标准,研究并网逆变器的控制策略显得尤为重要。
数学模型是研究控制系统的基础,但并网逆变器系统是非线性时变系统,很难对其建立精确数学模型。因此,本文从独立运行的逆变器入手,采用近似的方式建立了比较准确的逆变器数学模型。在此基础上,设计了电压电流双闭环控制策略,并具体分析了PI控制器参数的设计方法。另外,本文还对逆变器系统中的LC滤波器进行参数设计。通过在MATLAB中进行仿真分析,证明采用独立运行逆变器的双环控制策略效果较好。
在研究独立运行逆变器的基础上,本文重点探讨了并网运行逆变器的控制策略及各种结构、控制方式的适用场合。根据系统采用滤波器形式的不同,将并网逆变器分为3类:L型滤波器并网逆变器,LC型滤波器并网逆变器及LCL型滤波器并网逆变器。分别讨论了三种情况的特性及控制方式。以单相并网逆变器为例,分别分析了电流单环、电流双闭环的控制方式,并重点就LCL滤波器的性能进行研究。通过仿真分析,得出三种不同滤波器结构分别适用的场合与相应控制策略。
为了进一步提高并网逆变器系统在电网电压扰动较大时的性能,本文将模糊控制器引入并网逆变器控制系统,并在传统模糊控制的基础上,提出了两种应用于并网逆变器系统的新型控制方式:比例因子自调整模糊控制,PI参数自整定模糊控制。通过仿真分析,验证了这两种自适应模糊控制方式能够明显的提高系统的动态性能和鲁棒性,适用于外部扰动较大的并网逆变器控制系统。
最后,本文将单相并网逆变器的数学模型建立方法引入三相并网逆变器,在此基础上设计了三相并网逆变器的PI参数自整定模糊控制。通过仿真验证了其数学模型的准确性与控制策略的优越性。
