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随着煤、石油等一次能源的逐渐减少及生态环境的日趋恶化,开发和利用可再生能源已在很多国家全面开展。国内外围绕可再生能源发电的研究非常活跃,并网逆变器已成为新能源发电系统的重要组成部分。随着可再生能源技术的发展,传统并网逆变器已不能满足广泛的市场需求,适应大功率环境的高效率并网逆变器的研究具有重大意义。目前已有不少学者对高效逆变器的拓扑结构与控制方法进行了研究。本文将双频逆变器作为研究对象,采用适当的控制策略,利用新型算法建立开关器件的损耗模型,对双频逆变器并网运行及损耗进行分析与研究。 ①建立双频逆变器的数学模型,分析其工作原理,一共有八种工作状态,得出高频逆变器的开关状态不会受到低频逆变器开关的影响,对于低频开关对,在每个开关导通的区间,都具有上升或下降的单调变化趋势,故可采取适当控制策略控制低频支路,以实现对高频电流的分流。采取电感 L对输出电流进行滤波,分别对高低频滤波器的参数进行了设计。 ②采用基于无差拍算法的并网技术对高频逆变器进行控制,并对系统参数的预测进行改进。无差拍控制属于数字式PWM控制方式,具有动态响应快,控制精度高,控制过程无过冲等优点,非常适用于易受外部多变影响的并网发电系统逆变器的控制。对于低频逆变器采用基于滞环的电流跟踪控制技术,该控制能够快速响应指令电流,属于实时控制,无需斩波,对负载参数不敏感。 ③基于双频逆变器的特殊运行方式,文章提出了一种并网逆变器开关管损耗计算的新方法,该方法只利用开关器件(本文采用IGBT)数据表中参数,就能建立逆变器开关管损耗的简化模型。所提算法能够用于各种变换器及各种调制技术,其中包括 SPWM控制、滞环电流跟踪控制等。采用MATLAB-S函数建立仿真模型,对比于PSPICE和Semisel(在线仿真工具),仿真结果证实了该方法的有效性。 ④利用MATLAB-Simulink搭建了双频逆变器的并网模型,基于上述控制策略对逆变器进行仿真验证。一方面改变逆变器系统参数和滤波器实际参数,验证控制策略的优良性能;另一方面改变高低频开关频率,采用文中所提的仿真模型对双频逆变器的损耗进行分析。最后搭建了两个逆变模块组联的实验平台,包括主电路,采样调理电路,驱动电路等。采用TMS320F2812对双频逆变器进行控制,主要包括主程序及各个子程序的设计。实验结果验证了控制算法的正确性,具有重大意义。