光伏逆變器電壓型并網(wǎng)控制策略研究

【摘要】：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn),造成化石能源的急劇消耗以及環(huán)境的每況愈下,可再生能源的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)迫在眉睫。太陽(yáng)能由于清潔無(wú)污染,取之不盡用之不竭等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛關(guān)注。作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心,光伏并網(wǎng)逆變器大多采用電流型并網(wǎng)控制方式,該方式控制簡(jiǎn)單,功率因數(shù)高,但只適用于逆變器并網(wǎng)模式,在離并網(wǎng)模式切換過(guò)程中沖擊較大,與之相對(duì)應(yīng),電壓型并網(wǎng)控制方式由于配置靈活,切換平滑等優(yōu)點(diǎn),成為目前的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)電壓型并網(wǎng)控制策略展開(kāi)研究,從下垂控制、諧波補(bǔ)償、功率解耦等方面入手,保證光伏并網(wǎng)逆變器可靠運(yùn)行。本文首先針對(duì)兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)主要電路參數(shù),建立離網(wǎng)模式和并網(wǎng)模式下的數(shù)學(xué)模型,分析實(shí)際電網(wǎng)中的諧波對(duì)逆變器并網(wǎng)電流的影響,提出采用電網(wǎng)電壓諧波補(bǔ)償策略解決并網(wǎng)電流畸變問(wèn)題。其次,針對(duì)阻性線路情況,采用“倒下垂”控制方法。針對(duì)光伏功率、電網(wǎng)電壓和頻率波動(dòng)對(duì)輸出功率的影響問(wèn)題,采用平移下垂曲線的方法來(lái)維持逆變器輸出功率的恒定以及直流母線電壓的穩(wěn)定;同時(shí)利用諧波檢測(cè)算法得到電網(wǎng)的諧波電壓,通過(guò)諧波補(bǔ)償,消除線路阻抗上的諧波,以此來(lái)抑制并網(wǎng)電流畸變。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)線路阻抗為阻感性時(shí)逆變器輸出功率強(qiáng)耦合特性,提出基于線路阻抗比的改進(jìn)下垂方法,使逆變器輸出功率得到有效控制,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。建立仿真模型,對(duì)基于下垂控制的電壓型并網(wǎng)控制策略和下垂控制功率解耦方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后搭建基于STM32F103的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在實(shí)際電網(wǎng)條件下對(duì)電壓型并網(wǎng)控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在阻感性線路阻抗條件下對(duì)功率解耦方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明本文提出的基于下垂控制的電壓型并網(wǎng)控制策略以及下垂控制功率解耦方案的有效性,保證逆變器可靠并網(wǎng)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 下垂控制 諧波補(bǔ)償 功率解耦
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 電壓型并網(wǎng)研究綜述10-14
• 1.4 諧波檢測(cè)技術(shù)綜述14-15
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 光伏逆變器數(shù)學(xué)建模與諧波影響分析16-25
• 2.1 光伏逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16
• 2.2 逆變器主要參數(shù)計(jì)算16-18
• 2.2.1 Boost電感計(jì)算17
• 2.2.2 直流母線電容計(jì)算17
• 2.2.3 LC濾波器設(shè)計(jì)17-18
• 2.3 數(shù)學(xué)建模18-22
• 2.3.1 離網(wǎng)工作模式18-20
• 2.3.2 并網(wǎng)工作模式20-22
• 2.4 電網(wǎng)諧波對(duì)并網(wǎng)電流的影響22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于下垂控制的電壓型并網(wǎng)控制策略研究25-42
• 3.1 下垂控制25-28
• 3.2 諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)28-31
• 3.3 基于下垂控制的電壓型并網(wǎng)控制策略31-36
• 3.3.1 并網(wǎng)運(yùn)行功率分析31-32
• 3.3.2 光伏功率波動(dòng)32-33
• 3.3.3 電網(wǎng)電壓波動(dòng)33
• 3.3.4 電網(wǎng)頻率波動(dòng)33-34
• 3.3.5 改進(jìn)下垂控制34-36
• 3.4 仿真結(jié)果36-41
• 3.4.1 光伏功率波動(dòng)仿真結(jié)果36
• 3.4.2 電網(wǎng)電壓波動(dòng)仿真結(jié)果36-37
• 3.4.3 電網(wǎng)頻率波動(dòng)仿真結(jié)果37-38
• 3.4.4 電壓型并網(wǎng)控制策略仿真結(jié)果38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 下垂控制功率解耦方案研究42-55
• 4.1 線路阻抗對(duì)下垂方程的影響42-44
• 4.2 基于參數(shù)控制的解耦方法44-46
• 4.3 基于虛擬阻抗的解耦方法46-49
• 4.4 基于線路阻抗比的改進(jìn)下垂方法49-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-68
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)55
• 5.2 基于下垂控制的電壓型并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-63
• 5.2.1 光伏功率波動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-56
• 5.2.2 電網(wǎng)電壓波動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果56-59
• 5.2.3 電網(wǎng)頻率波動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-60
• 5.2.4 諧波補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-62
• 5.2.5 離網(wǎng)與并網(wǎng)模式切換實(shí)驗(yàn)結(jié)果62-63
• 5.3 下垂控制解耦實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-67
• 5.3.1 傳統(tǒng)下垂控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-65
• 5.3.2 改進(jìn)下垂控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-76
• 致謝76

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