燃料電池并網逆變技術研究.pdf

1、燃料電池分布式電源系統(tǒng)具有廣泛的應用前景，并網逆變是其中的一項關鍵技術，直接關系到電源系統(tǒng)的電能質量、安全和可靠性。迄今仍有不少并網逆變技術問題有待進一步研究解決，而燃料電池的特點又對并網逆變技術提出了新的要求。其中，并網發(fā)電的電能質量和本地負載的供電保障是兩大關鍵問題。以往對這兩個問題的研究常常是分開的，很少有人從結構上、功能上將兩者放在一起考慮。作為并網發(fā)電電能質量核心要素的電流控制技術，也被LCL濾波器的諧振增益困擾日久，解決方案

2、不甚理想；而保障本地負載連續(xù)供電的并網發(fā)電與獨立運行的模式切換問題則更是一項新的研究課題。 本文著眼于燃料電池分布式電源系統(tǒng)的運行特點，首先探討了電源系統(tǒng)的運行模式和逆變系統(tǒng)結構要求，提出了兼具并網發(fā)電和獨立運行功能的單逆變器型電源系統(tǒng)最佳線路結構以及運行模式與輸出能量管理方法。給出了獨立運行和并網運行逆變系統(tǒng)的模型、控制方法和輸出濾波器設計。 針對并網逆變的高頻諧波抑制問題，本文通過模型和參數分析，詳細探討了LCL濾波

3、器的傳輸特性和參數變化對并網逆變器濾波能力和控制性能的影響。給出了LCL濾波器的設計方法，為并網逆變系統(tǒng)分析和控制提供了依據。 對于并網逆變系統(tǒng)電流控制問題，本文分析了并網逆變控制系統(tǒng)的特性和傳統(tǒng)電流反饋控制方法存在的LCL濾波器諧振增益制約控制回路帶寬和增益的問題。提出了電流加權平均值反饋和分裂電容法電流反饋控制新方法，使控制系統(tǒng)配置新的零點與極點作用抵消，從而使并網逆變控制系統(tǒng)由三階系統(tǒng)降為一階系統(tǒng)。新方法使控制系統(tǒng)帶寬增大

4、，易于實現輸出電流穩(wěn)態(tài)誤差和諧波的抑制。給出了其理論依據、特性和實現方法。 對于燃料電池電源系統(tǒng)并網運行與獨立運行兩種運行模式的切換問題，本文在傳統(tǒng)運行模式切換控制策略的基礎上，提出了四種強迫換流切換策略，即基于電壓控制的電壓幅值調節(jié)的切換策略、電壓相位調節(jié)切換策略、電壓瞬時值調節(jié)切換控制策略，以及基于電流調節(jié)的切換控制策略，實現了逆變運行模式的無縫切換。本文分析總結了各自的特性、適用條件，給出了仿真結果。 最后，通過5