可控硅逆变器的稳定性分析报告.doc

可控硅逆变器的稳定性 分析报告 小组成员： 分工： 工作内容 负责人 参与者 文献与资料收集 逆变系统工作原理研究 模型建立 报告撰写 PPT制作  摘 要 表达式了系统的并设计的可控硅 关键词：逆变器；离散时间模型；稳定性  摘 要 II 1. 引言 1 1.1. 研究背景 1 1.2. 研究内容 2 2. 逆变器稳定性综述 3 2.1. 输出滤波器对逆变器稳定性的影响 3 2.2. 锁相环对逆变器稳定性的影响 4 2.3. 数字延时对逆变器稳定性的影响 4 3. 逆变器模型建立 6 3.1. 连续时间模型 6 3.1.1. 滤波器的连续时间模型 6 3.1.2. 逆变器的连续时间模型 7 3.2. 离散时间模型 8 4. 逆变系统建模 10 4.1. 仿真模型建立 10 4.2. 状态方程和输出方程建立 10 4.2.1. 连续时间域状态方程和输出方程 10 4.2.2. 离散时间域状态方程和输出方程 11 5. 系统稳定性分析 13 5.1. 系统能控能观性 13 5.2. 系统的稳定性 13 5.3. 仿真验证稳定性 15 参考文献： 17 引言 研究背景 近年来，由于煤、石油、天然气等化石类能源存储量随着人类的大量开采而越来越少，同时这些传统能源引起的空气污染以及温室效应等环境问题日趋严重。因此越来越多的国家关注并开始积极推动着对可再生能源的开发和应用。在水能、风能、太阳能、生物质能，地热和潮汐能等可再生能源中，目前发展最快的是风能和太阳能。太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，风能具有无污染、成本低廉，便于利用，建设周期短，投资规模灵活等优点。考虑到输电和环境改善等经济效益，越来越多的经济学家和科学家认为，风能和太阳能在未来几年会比传统能源更有经济优势。 在以太阳能、风能等清洁可再生能源为主的分布式并网发电系统中，通过新型能源转化成的电能，绝大多数都要通过并网逆变器转换成与电网电压同频、同相的交流电才能并入电网。并网逆变器作为分布式发电系统与电网接口设备，成为分布式发电系统中极其重要的组成部分，对其稳定性的研究也越来越受到关注。 逆变的直接功能是将直流变换成交流电。逆变系统的核心就是逆变开关电路，或者叫逆变电路，通过电力电子开关的导通与关断，完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可以通过改变一个电压信号来调节，产生调节脉冲的电路通常称为控制电路。除了逆变电路和控制电路之外，还要有保护电路、辅助电路、输入电路、输出电路等等。根据直流侧电源的性质的不同可把逆变电路分为：电压型逆变电路（VSI）和电流型逆变电路（CSI）。 目前在工程中，逆变电路的应用非常广泛。在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。 随着电力电子技术的飞速发展，有关并网逆变器的关键技术纷纷被提出，这些技术涉及到最大功率点跟踪控制、有功和无功功率控制、并网电流质量控制、锁相环和防孤岛效应等。并网逆变器性能好坏主要从稳定性、动态响应速度、输出电流质量等因素进行评判。其中，并网逆变器稳定性在所有环节中占有重要的地位，它要求并网逆变器在满足各种性能要求的基础上，在不同电网条件下能够可靠地运行或进行保护动作。 研究内容 本文以单相全桥并网逆变器为研究对象，对基于并联电网电压反馈的单环数字控制系统进行了设计和建模，通过分析获得该逆变器模型的在连续域的状态方程、输出方程和传递函数，同时计算出了逆变器在离散域的状态方程。采用多种方法分析了其稳定性。最后，利用MATLAB-simulink搭建了并网逆变器的仿真模型，通过分析结果，验证设计模型的稳定性。 逆变器稳定性综述 逆变器由开关器件构成的主电路、滤波器、锁相环和控制器等部分组成。在不同电网条件下，逆变器各部分均受到一定程度的影响，这会直接或间接地引起系统稳定性问题。根据上面描述，影响并网逆变器稳定性因素可分为： （1）内部因素：主要来源于逆变器本身，包括输出滤波器、锁相环和控制器等环节对逆变器稳定性的影响。当采用数字控制时，系统采样延时也会间接影响系统稳定性； （2）外部因素：主要来源于电网。在弱电网条件下，电网等效为串联内阻的电压源，电网阻抗与逆变器输出阻抗相互作用可采用 Middlebrook 阻抗稳定判据来分析。此外，锁相环输入信号为电网电