可控硅逆变器稳定性分析报告..docVIP

可控硅逆变器稳定性 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 数学模型建立 滤波器设计 建模与仿真 状态方程离散化 稳定性分析 报告撰写 目录 1.引言 1 1.1研究背景 1 1.2逆变器稳定性综述 1 1.3本文研究主要内容 2 2.逆变器设计原理及模型建立 3 2.1连续时间模型 3 2.1.1滤波器的连续时间模型 4 2.1.2逆变器的连续时间模型 4 2.2离散时间模型 5 3逆变器建模 7 3.1仿真模型建立 7 3.2 状态方程和输出方程建立 8 3.2.1 连续时间域状态方程和输出方程 8 3.2.2 离散时间域状态方程和输出方程 8 4 系统稳定性分析 10 4.1系统能控能观性 10 4.2系统的稳定性 10 4.3 仿真验证稳定性 12 5 总结 13 参考文献 14 本文分析建立了并网逆变器的连续时间模型，通过分析计算得到该模型的状态方程、输出方程及传递函数，并计算得到逆变器的离散时间模型。分析了系统的可控可观性，并用李亚普洛夫第二法来分析了逆变器的稳定性。最后，利用MATLAB-simulink搭建了并网逆变器的仿真模型，通过分析结果验证了设计的逆变器的稳定性。 关键词：逆变器；离散时间模型；稳定性 1.引言 1.1研究背景 随着能源危机意识及环境保护意识逐渐深入人心，对新能源的开发和利用也越来越受到各国的重视。风力发电，光伏发电由于其显著的性能特点，已成为国内外研究的热点。分布式发电系统按照供电方式可分为并网系统和非并网系统。对于并网分布发电系统，最核心的部分就是并网逆变器。 逆变电路是把直流电变成交流电的电路。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)。 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。 目前，随着分布式发电系统的迅速发展，作为连接分布式发电系统与电网最通用接口设备的并网逆变器的应用也越来越广泛，对其稳定性的研究也越来越受到关注。 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。 1.2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压，当电网电压谐波含量、幅值和频率发生变化时，锁相环性能可能会受到影响。 本文设计的逆变器只考虑内部因素的影响。 1.3本文研究主要内容 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。分析了其稳定性、可控性、可观性。最后，利用MATLAB-simulink下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2.逆变器设计原理2.1连续时间模型 图单相逆变器的拓扑控制结构 单相逆变器的拓扑控制结构如图所示，T1~T4为功率开关管，L与C构成逆变器滤波器R为考虑滤波电感L的等效串联电阻、死区效应、开关管导通压降、线路电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻。V为逆变桥输出电压，i1为逆变桥输出电流，vc为电容电压，ic为电容电流。 逆变器工作原理如下：反馈信号经过检测调理电路、A/D采样电路，将模拟