基于LCL滤波器的三相并网逆变器的研究

化石能源短缺和环境污染加剧的双重压力迫使人类大力发展新能源发电,其中光伏和风力发电成为研究热点,而并网逆变器作为新能源与电网的接口,起着至关重要的作用,其性能直接关系到新能源的发展应用前景,因此并网逆变器的研究迫在眉睫。 本文首先介绍了并网逆变技术的发展趋势和应用领域,并对其拓扑分类、滤波方式和控制策略等进行了简要介绍。经综合考虑,本文选用三相桥式拓扑结构,采用LCL滤波方式和基于电网电压定向的矢量控制策略。 本文通过对比不同的滤波方式得到LCL滤波器参数设计的约束限制条件,并据此给出了一种简单可行的LCL滤波器设计方法,同时分析了LCL滤波器的稳定性,采用被动阻尼的方法抑制谐振。 本文分别建立了三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的三相并网逆变器数学模型,介绍了常用的空间矢量调制实现算法,采用基于电网电压定向的矢量控制方法,实现dq轴电流解耦独立控制,完成了闭环控制系统参数的设计,同时进行了仿真验证,仿真结果表明了控制策略的可行性。 此外分析了不同电流反馈控制策略、阻尼电阻取值和网侧等效电感等参数对三相并网逆变器稳定性的影响,并进行了仿真验证。 最后设计完成了全数字控制的50kVA三相并网逆变器工程化样机,介绍了硬件和软件的设计,并以此样机为平台进行了并网实验,实验结果与理论和仿真分析相吻合,有效地验证了分析的正确性。