小风电单相并网逆变器系统研究主要围绕小功率风力发电系统的逆变器设计与控制展开,它涉及的核心技术包括单相风力发电系统的主电路结构、并网逆变器模型建模、滤波器设计、控制策略比较以及在Matlab/Simulink仿真环境中的性能验证。以下是根据文件内容对这些知识点进行的详细说明:
1. 单相风力发电系统主电路结构:
小风电系统主电路通常由风力发电机、逆变器和控制器组成。风力发电机发出的交流电(AC)经过无控制整流器变成低电压直流电(DC),再通过Boost转换器升压至逆变器所需的高直流电压,然后通过单相全桥逆变器转换成交流电,最终通过LCL滤波器并入电网。在这个过程中,LCL滤波器起到了平滑输出电压、减少高频谐波的重要作用。
2. 并网逆变器模型建模:
并网逆变器模型建模是将实际的逆变器电路转化为数学模型,以方便进行理论分析与仿真测试。这通常包括建立逆变器的数学方程,以及考虑其中的电力电子开关器件、滤波器等组件的特性。
3. 滤波器设计:
逆变器输出的电能质量对于并网运行至关重要,滤波器设计目的是滤除逆变器输出电压中的高频谐波成分,保证电能质量满足并网要求。在本研究中,重点介绍了LCL滤波器的设计方法。LCL滤波器包含电感(L)、电容(C)和另一个电感(L),由于其在高频段具有更好的滤波效果,常被应用于并网逆变器的滤波设计中。
4. 控制策略:
本研究比较了两种控制策略:滞环控制(hysteresis control)和准比例谐振控制(quasi-PR control)。滞环控制是通过给定一个电流滞环带宽,使输出电流在滞环带宽内跟踪给定参考电流;而准比例谐振控制则是一种更先进的控制方法,它能够精确地控制逆变器输出电流的频率和相位,从而提高逆变器的输出性能。
5. Matlab/Simulink仿真:
研究使用Matlab/Simulink仿真工具模拟了滞环控制和准PR控制策略的效果。仿真结果表明,准PR控制策略具有更好的控制效果,即更高的控制精度和稳定性,对电网的扰动具有更好的抗干扰能力。
6. 单相并网逆变器系统结构展示:
文档中提到的图1(Fig.1)展示了单相风力发电并网逆变器系统结构,揭示了从风力发电机输出的交流电经过转换至逆变器输出直流电,再通过单相全桥逆变器转换成交流电,并最终通过LCL滤波器并入电网的整个流程。
通过对上述内容的理解和分析,我们可以看到小风电单相并网逆变器系统研究的重点在于如何实现风能高效且稳定地转换为电能,并实现高质量的并网运行。研究涵盖了从电路设计、模型构建到控制策略优化的全过程,旨在提高小功率风力发电系统的整体性能和并网兼容性。同时,准PR控制策略的引入,为逆变器的控制提供了新的选择,显示出了在小风电并网逆变器系统中应用的潜力和优势。