非理想電網(wǎng)條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器控制研究

【摘要】：光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能利用的重要形式之一,其推廣應用具有重大的現(xiàn)實意義。為了提高發(fā)電質量,目前三電平變換器仍為光伏并網(wǎng)變換器的主流。本文以非理想電網(wǎng)條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器的控制作為研究對象,深入研究了三電平光伏并網(wǎng)變換器的關鍵技術及其不平衡控制策略。非理想電網(wǎng)條件下基波相位及基波正負序分量的準確提取是實現(xiàn)三電平光伏并網(wǎng)變換器不平衡控制策略的基礎。本文在研究基于自適應陷波濾波器(adaptive notch filter,ANF)鎖相方法的基礎上,針對其鎖相性能受直流偏移和諧波的影響,分別提出了基于改進自適應陷波濾波器和基于滑動平均-自適應陷波濾波器的鎖相方法,實現(xiàn)了直流偏移和諧波次數(shù)未知情況下的準確鎖相。研究了基于雙二階廣義積分器-鎖頻環(huán)(dual second order general integrator-frequency locked loop,DSOG-FLL)的基波正負序提取方法,并對其進行改進,實現(xiàn)了諧波次數(shù)未知情況下基波正負序分量的快速準確提取。對所提改進方法進行了仿真和實驗研究,驗證了所提方法的有效性。深入分析了三電平光伏并網(wǎng)變換器的中點電位不平衡問題,通過研究各基本矢量對中點電位造成的不同影響,提出了基于矢量置換與平衡因子相結合的三電平中點電位平衡算法,在充分考慮各基本矢量有利于中點電位平衡的情況下結合平衡因子的有效控制,實現(xiàn)了中點電位的動態(tài)平衡,通過仿真驗證了中點電位平衡控制的有效性。針對電網(wǎng)不平衡時三電平光伏并網(wǎng)變換器交流側的負序電流和直流側電壓的二倍頻波動,分別提出了電網(wǎng)不平衡條件下抑制交流側負序電流和抑制直流側電壓二次紋波的控制策略,有效實現(xiàn)了不平衡電網(wǎng)條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器的高性能運行,并通過仿真驗證了所提控制策略的有效性。為降低成本、提高系統(tǒng)魯棒性,引入虛擬電網(wǎng)磁鏈,并提出了基于DSOGI-FLL的虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測技術,實現(xiàn)了電網(wǎng)不平衡條件下虛擬電網(wǎng)磁鏈正負序分量的快速準確提取。應用虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測技術,提出了電網(wǎng)不平衡條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器無電網(wǎng)電壓傳感器的不平衡控制策略,并通過仿真驗證了所提控制策略的有效性。 【關鍵詞】：非理想電網(wǎng) 三電平光伏并網(wǎng)變換器 鎖相及正負序 矢量置換與平衡因子 虛擬電網(wǎng)磁鏈
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM46;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 前言9-14
• 1.1 背景和意義9-10
• 1.2 國內外的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文的主要研究內容12-14
• 第2章 非理想電網(wǎng)條件下鎖相技術研究14-37
• 2.1 基于ANF的鎖相技術14-21
• 2.1.1 ANF原理及存在的問題14-19
• 2.1.2 仿真分析19-21
• 2.2 基于改進ANF的鎖相技術21-28
• 2.2.1 改進ANF原理21-22
• 2.2.2 非理想電網(wǎng)條件下改進ANF鎖相性能分析22-25
• 2.2.3 仿真和實驗研究25-28
• 2.3 基于MAF-ANF的鎖相技術28-35
• 2.3.1 MAF原理28-29
• 2.3.2 非理想電網(wǎng)條件下MAF-ANF鎖相性能分析29-32
• 2.3.3 實驗研究32-35
• 2.4 本章小結35-37
• 第3章 非理想電網(wǎng)條件下基波正負序分量提取方法研究37-54
• 3.1 基于DSOGI-FLL基波正負序分量提取方法37-45
• 3.1.1 DSOGI-FLL原理37-38
• 3.1.2 基于DSOGI-FLL基波正負序提取方法的性能及問題38-42
• 3.1.3 仿真研究42-45
• 3.2 基于Multiple DSOGI-FLL基波正負序分量提取方法45-48
• 3.2.1 Multiple SOGI-FLL原理45
• 3.2.2 基于Multiple DSOGI-FLL基波正負序提取方法的性能及問題45-47
• 3.2.3 仿真研究47-48
• 3.3 基于MAF-DSOGI-FLL基波正負序分量提取方法48-52
• 3.3.1 MAF-DSOGI-FLL基波正負序分量提取的原理48-50
• 3.3.2 仿真和實驗研究50-52
• 3.4 本章小結52-54
• 第4章 NPC三電平光伏并網(wǎng)變換器中點電位平衡控制研究54-66
• 4.1 傳統(tǒng)三電平SVPWM算法54-59
• 4.1.1 NPC三電平光伏并網(wǎng)變換器拓撲結構54-55
• 4.1.2 區(qū)域判斷55-57
• 4.1.3 時間計算57-58
• 4.1.4 時間狀態(tài)分配58-59
• 4.2 中點電位平衡問題分析59-60
• 4.3 基于矢量置換與平衡因子相結合的三電平中點電位平衡算法60-63
• 4.4 仿真研究63-65
• 4.5 本章小結65-66
• 第5章 非理想電網(wǎng)條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器控制策略研究66-87
• 5.1 三電平光伏并網(wǎng)變換器的數(shù)學模型及分析66-69
• 5.2 不平衡電網(wǎng)條件下三電平光伏并網(wǎng)變換器控制69-73
• 5.2.1 抑制交流側負序電流控制策略69-71
• 5.2.2 抑制直流側電壓二次紋波控制策略71-73
• 5.3 電網(wǎng)不平衡條件下無電網(wǎng)電壓傳感器控制研究73-78
• 5.3.1 d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向下三電平光伏并網(wǎng)變換器的數(shù)學模型73-75
• 5.3.2 不平衡電網(wǎng)條件下基于DSOGI-FLL虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測器75-76
• 5.3.3 虛擬電網(wǎng)磁鏈定向下不平衡控制策略76-78
• 5.4 仿真研究78-85
• 5.5 本章小結85-87
• 結論87-89
• 參考文獻89-94
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果94-95
• 致謝95

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