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混合能源船舶电网不平衡时并网逆变器控制策略研究
| 论文题名： | 混合能源船舶电网不平衡时并网逆变器控制策略研究 |
| 关键词： | 混合能源船舶;电网不平衡;并网逆变器;控制策略;锁相环技术 |
| 摘要： | 船舶节能减排的需要和可再生能源并网技术的发展促进了混合能源船舶的发展，在混合能源船舶发电并网过程中，由于电网单相负载的存在，容易造成电网电压不平衡故障，甚至产生谐波分量。针对这一故障，需要采用合适的锁相环和并网控制策略，目前在电网电压不平衡故障下多采用解耦双同步坐标系锁相环方法，但这种锁相环在含有谐波分量的电压不平衡条件下锁相不准确且会造成dq坐标系下正负序分量产生波动，因此提出改进型解耦双同步坐标系锁相环。为提高船舶电网电压不平衡时并网电流质量，本文研究混合能源船舶逆变并网系统，对LCL型逆变器、电网不平衡情况下锁相环技术和船舶电网电压不平衡时的控制算法进行分析研究，利用Matlab/Simulink进行仿真实验，并对仿真结果进行分析。 首先，根据混合能源船舶并网逆变器的结构特点，在建立理想电网条件下和电网不平衡条件下并网逆变器数学模型之前，分析其结构特点，选择合适的滤波器，然后在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系中对并网逆变器数学模型进行分析，解决LCL滤波器在运行过程中系统不稳定问题，并对LCL滤波器进行阻尼控制。 其次，针对船舶电网电压不平衡和含有特定次谐波分量的条件下正负序分量分离困难等问题，考虑到广泛使用的解耦双同步坐标系下的锁相环和二阶广义积分器的滤波功能，设计一种基于改进型双二阶广义积分器的解耦双同步坐标系锁相环，在电网电压不平衡时，分离出正负序分量并进行锁相控制；通过Matlab/Simulink搭建仿真模型验证控制效果，仿真结果表明改进型锁相环具有良好的正负序分量分离效果和锁相性能。 然后，提出船舶电网电压不平衡时参考电流指令值计算方法，针对并网电流控制方式，这里采用电网侧电流反馈和电容电流反馈相结合的控制方法；并对所设计的并网电流控制方法进行稳定性分析，验证并网电流控制系统的稳定性，然后设计控制器参数。 最后，研究电网电压对并网电流的影响，采用电网电压全前馈控制策略，并在Matlab/Simulink中搭建混合能源船舶逆变并网系统仿真模型，对不平衡状态下，采用前馈策略的并网系统进行仿真实验，结果表明电网电压全前馈控制可以消除电网电压对并网电流的扰动；对采用传统DDSRF-PLL的电网电压全前馈控制和改进型DDSRF-PLL的电网电压全前馈控制作对比仿真实验，仿真结果表明，改进型DDSRF-PLL可以在电网电压不平衡且含有谐波时，实现并网电流呈三相平衡、低谐波含量并入船舶电网。 |
| 作者： | 李志华 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 高岚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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