光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的研究

【摘要】：從工業(yè)革命開始,社會經濟得到了蓬勃發(fā)展,同時人類文明也取得極大進展。能源資源的消費為社會經濟的進步提供了強勁動力,而眾多一次能源消費的最終結果就是嚴峻的環(huán)境污染。目前來看,解決環(huán)境污染問題的重要途徑之一就是開發(fā)一次能源的替代品,而具有環(huán)保、無污染、經濟效益好等特性的太陽能能源脫穎而出。當前,太陽能資源的開發(fā)主要是用來加熱和發(fā)電兩種方式,其中,使用最多、應用范圍最廣的是光伏發(fā)電,所以它的發(fā)展前景相當廣闊,然而光伏發(fā)電過程中起核心作用的器件就是逆變器,它的能量轉換效率的高低決定了整個發(fā)電過程[1]。有效應對大功率和冗余供電需求的措施是數個逆變器的并聯(lián)運行,所以被看作為目前逆變器技術進步的大方向。并聯(lián)系統(tǒng)類別的劃分按照有無互聯(lián)線的原則,可以歸納為有互連線和無互連線并聯(lián)兩種。有互連線并聯(lián)指的是各個逆變器間存在通信聯(lián)絡線,而無互連線并聯(lián)就是不存在這種通信聯(lián)絡線,而今后的發(fā)展趨勢是傾向于無互連線并聯(lián)的。而對于無互連線的控制算法,是根據電力系統(tǒng)中有功功率調節(jié)頻率及無功功率調節(jié)電壓的基本原理來實現的。本課題的討論重點是光伏逆變器,尤其側重于逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的控制方式及運用情況。本文首先扼要的描述了光伏逆變器的發(fā)展概況及逆變器并聯(lián)的必要性,接著搭建了逆變器并聯(lián)體系的拓撲構造以及進行建模,在逆變器并聯(lián)體系建模的基礎上展開了并聯(lián)系統(tǒng)的控制策略,涉及主從控制、集中控制、分散邏輯控制以及無互連線控制等控制策略。其中,類似于同步發(fā)電機下垂特征的下垂策略對并聯(lián)體系中各逆變器間具有較好的均流能力,且均流互連線不存在于各個逆變器相互之間,但同時下垂特性存在有功通道和無功通道之間的相互耦合導致系統(tǒng)振蕩或不穩(wěn)定的問題。鑒于此,本課題在下垂特性的基礎之上考慮新型的解耦控制策略,詳細闡述了解耦控制的基本原理及其應用過程,根據解耦控制的數學模型與逆變器并聯(lián)運行時的技術要求,設計了相應的硬件電路和軟件程序。結合MATLAB/SIMUlink仿真軟件對系統(tǒng)的仿真體系進行了構建,同時在實驗室中對系統(tǒng)實物進行建模,以檢驗本文所涉及的新型解耦控對并聯(lián)系統(tǒng)的均流效果,同時認真剖析了系統(tǒng)的仿真和實驗結論。仿真與實驗結果表明,基于解耦控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)具有較好的均流能力,可以滿足逆變器并聯(lián)運行時的技術要求。 【關鍵詞】：逆變器并聯(lián) 下垂控制 解耦控制 均流
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 課題研究的背景及意義14-16
• 1.2 光伏逆變器發(fā)展概況16-18
• 1.2.1 光伏逆變器的發(fā)展16-17
• 1.2.2 大容量光伏逆變器技術水平分析17-18
• 1.3 光伏逆變器并聯(lián)的必要性18-19
• 1.4 逆變器并聯(lián)的關鍵技術問題19-21
• 1.5 本課題研究的主要內容21-22
• 2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制方式22-38
• 2.1 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)拓撲結構22-25
• 2.1.1 單臺逆變器的常用拓撲22-23
• 2.1.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的拓撲結構23-25
• 2.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的等效模型25-27
• 2.2.1 單臺逆變器的等效模型25-26
• 2.2.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的等效模型26-27
• 2.3 逆變器并聯(lián)運行技術分析27-32
• 2.3.1 逆變器并聯(lián)運行的基本原理27-29
• 2.3.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流分析29-30
• 2.3.3 瞬時功率理論與電壓電流檢測30-32
• 2.4 逆變器并聯(lián)運行控制方式32-35
• 2.4.1 集中控制方式32-33
• 2.4.2 主從控制方式33-34
• 2.4.4 分散邏輯控制法34-35
• 2.5 無互聯(lián)線獨立控制方式35-36
• 2.6 本章小結36-38
• 3 基于解耦控制的光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制策略38-52
• 3.1 微型電網下垂控制方式的概述38-43
• 3.2 下垂特性的局限性43-44
• 3.3 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的解耦控制44-48
• 3.3.1 一般的解耦控制策略44-45
• 3.3.2 新型的解耦控制策略45-48
• 3.3.3 新型解耦控制對穩(wěn)態(tài)負荷均分的影響48
• 3.4 并聯(lián)系統(tǒng)參數不一致對解耦控制效果的作用48-50
• 3.4.1 負載變化時的解耦控制49-50
• 3.4.2 多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的解耦控制實現50
• 3.5 本章小結50-52
• 4 系統(tǒng)軟硬件設計52-62
• 4.1 主電路設計52-53
• 4.2 硬件電路設計53-55
• 4.2.1 交流電壓采樣電路53
• 4.2.2 D/A轉換電路53-54
• 4.2.3 過流保護電路54-55
• 4.3 器件選取55-57
• 4.3.1 IPM模塊的選型55-56
• 4.3.2 輸出濾波器的設計56-57
• 4.4 軟件設計57-61
• 4.4.1 程序總體結構57-58
• 4.4.2 輸出電壓鎖相程序58
• 4.4.3 瞬時功率計算程序58-60
• 4.4.4 中斷服務程序60
• 4.4.5 解耦算法實現60-61
• 4.5 本章小結61-62
• 5 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)仿真研究62-68
• 5.1 仿真結果62-64
• 5.2 實驗結果64-67
• 5.3 本章小結67-68
• 6 總結與展望68-70
• 6.1 總結68
• 6.2 展望68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻72-76
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果76

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