小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制方法研究

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源所引起的環(huán)境污染問題變得越來越嚴(yán)重,利用太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大,因此對發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵部件并網(wǎng)逆變器的要求越來越嚴(yán)格。其中逆變器的控制方法最為重要,本文針對逆變器并網(wǎng)運行控制及防孤島運行控制做了深入研究,旨在提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)化率及防孤島運行能力,改善入網(wǎng)電流質(zhì)量。首先,本文采用了一種包含雙輸入DC/DC升壓單元、H6逆變橋和LC型濾波器三部分的新型拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器,深入分析了各部分的工作原理。然后,針對傳統(tǒng)逆變器輸出電流控制中,電流內(nèi)環(huán)通常采用的PI調(diào)節(jié)器無法直接實現(xiàn)交流量的無靜差控制問題,本文采用了一種簡單的準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器,設(shè)計了準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù),給出了合理的參數(shù)整定方法,通過獲取頻率響應(yīng)特性來直接實現(xiàn)交流量的無靜差控制。仿真結(jié)果表明該方法保證了入網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓保持同頻同相且有效解決了諧波含量的問題。其次,針對傳統(tǒng)最大功率點跟蹤控制的不足,提出了一種最大功率點跟蹤優(yōu)化控制方法,通過采樣光伏電池板三個不同的P-U值,比較功率值的大小來判斷光伏電池板的工作狀態(tài),由事先設(shè)定的不同指令逐步使光伏電池板工作在最大功率點處,仿真結(jié)果表明了該優(yōu)化控制方法的有效性和實用性。再次,針對主動式防孤島運行控制會對入網(wǎng)電流電能質(zhì)量造成影響問題,提出了主被動式相結(jié)合的防孤島運行控制方法。通過檢測公共耦合點處的電壓和頻率,比較其是否超出了保護閾值范圍。若超出則控制逆變器斷開,沒有超出則采用對公共耦合點處電壓頻率實行正反饋的主動頻移法。著重分析設(shè)計了normfCQ?0坐標(biāo)系下此方法的關(guān)鍵參數(shù),量化分析了其不可檢測區(qū),使其不可檢測區(qū)做到最小,仿真結(jié)果表明無論負載呈現(xiàn)感性還是容性該控制方法均能有效實現(xiàn)防孤島運行控制。最后,對逆變器并網(wǎng)電流控制、最大功率跟蹤控制和防孤島運行控制進行了詳細的實驗驗證,結(jié)果表明了逆變器控制方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器 MPPT 防孤島運行控制
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSRTACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 光伏發(fā)電的背景9-10
• 1.2 光伏發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 光伏逆變器控制方法綜述11-15
• 1.3.1 并網(wǎng)電流控制方法研究綜述12-13
• 1.3.2 最大功率跟蹤控制方法研究綜述13-14
• 1.3.3 防孤島運行控制方法研究綜述14-15
• 1.4 本文主要研究工作15-17
• 第二章 光伏逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理17-23
• 2.1 升壓部分拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理17-18
• 2.2 逆變部分拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理18-21
• 2.3 濾波部分拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 光伏逆變器并網(wǎng)運行控制方法23-43
• 3.1 基于準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器的并網(wǎng)電流控制23-30
• 3.1.1 電壓電流雙環(huán)控制25
• 3.1.2 電壓外環(huán)的實現(xiàn)25-27
• 3.1.3 電流內(nèi)環(huán)的實現(xiàn)27-30
• 3.2 最大功率點跟蹤控制30-39
• 3.2.1 光伏電池等效電路和數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.2.2 常用MPPT控制方法及其局限性33-35
• 3.2.3 最大功率點跟蹤優(yōu)化控制方法35-39
• 3.3 仿真分析39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 光伏逆變器防孤島運行控制方法43-56
• 4.1 孤島運行基本原理43-47
• 4.2 主被動式相結(jié)合防孤島運行控制方法47-52
• 4.2.1 防孤島運行控制工作原理47-49
• 4.2.2 基于Qf0×Cnorm坐標(biāo)系關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計49-52
• 4.3 仿真分析52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 實驗結(jié)果分析56-68
• 5.1 光伏并網(wǎng)逆變器實驗方案56-60
• 5.1.1 控制算法流程圖56-58
• 5.1.2 實驗樣機與平臺58-60
• 5.2 控制實驗效果與分析60-67
• 5.2.1 并網(wǎng)電流控制效果60-62
• 5.2.2 MPPT控制效果62-63
• 5.2.3 防孤島運行控制效果63-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果73-74
• 致謝74

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