T型三电平并网逆变器技术研究

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随着新能源发电在全世界范围内应用越来越广泛,并网发电技术也成为一个重要的研究方向。相比较传统两电平三相桥式逆变器,三相三电平逆变器以其输出电压谐波含量低、输出波形质量高、开关损耗小、开关器件承受的电压应力小等优势,广泛应用于中压大功率场合。本文以三相T型三电平逆变器拓扑为研究对象,运用空间矢量调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM),重点针对实际应用中存在的直流侧中点电位不平衡和漏电流等问题进行深入研究。本文首先研究基于LCL滤波器的T型三电平并网逆变器工作原理,简要分析其拓扑构成及不同工作条件下的换流过程。在此基础上,对T型三电平电路进行建模,用于并网电流控制策略的研究。同时,针对LCL滤波器,研究其在并网逆变器应用中的优势和劣势,分析其参数设计及影响,并给出设计过程。其次,着重讨论了两种SVPWM算法的漏电流问题,基于七段式SVPWM,分析了直流电容中点与交流滤波电容中点的连接方式对漏电流的影响机理,并进行了详细地仿真和实验验证;基于LMZVM/LMSVM分析了抑制漏电流的矢量选取方法,并将短接直流电容中点与交流滤波电容中点的漏电流抑制策略与LMZVM/LMSVM结合,达到了进一步减小漏电流的目标。针对三相T型三电平逆变器直流侧中点电位平衡问题,采用基于小矢量冗余状态作用时间重新分配的滞环控制方法。当电位偏离超出设定阈值时,针对直流侧中点电位偏离方向,通过增大使中点电位向正常方向变化的小矢量作用时间,减小对应冗余小矢量的作用时间,从而达到直流侧上下电容电压向平衡方向发展,有效改善输出相电压波形。同时,与LMZVM/LMSVM调制下中点电位平衡情况进行了对比。最后,针对以上提出的抑制漏电流输出及控制中点电位平衡的方法,搭建了仿真平台,制作了实验装置,通过测试和实验结果分析,验证所提方法的可行性。
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