單相光伏多逆變器并聯(lián)控制策略研究

【摘要】：隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，新能源發(fā)電技術(shù)越來越成為人們研究的熱點(diǎn)。光伏發(fā)電以其具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐漸成為新能源發(fā)電的主導(dǎo)方式之一，發(fā)展前景巨大。而隨著人們對(duì)電力需求的增大，對(duì)供電系統(tǒng)容量、性能和可靠性的要求越來越高，單臺(tái)光伏發(fā)電裝置已很難滿足要求，因此對(duì)光伏多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)開展研究具有重要意義。 本文以2臺(tái)單相光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)多逆變器并聯(lián)控制策略進(jìn)行了研究，并在實(shí)驗(yàn)室搭建了兩臺(tái)2kW單相光伏逆變器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 本文首先建立了一種兩級(jí)式無隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單相光伏逆變器模型，并分別對(duì)前級(jí)Boost電路、后級(jí)逆變電路的電路參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。針對(duì)所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)了一種前后級(jí)電路解耦的綜合控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 建立了單相光伏逆變器模型后，本文以兩臺(tái)單相光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的等效電路模型。通過等效電路模型，對(duì)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并利用Matlab/Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行了仿真分析。針對(duì)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)帶非線性負(fù)荷的情形，提出了一種基于分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略，并利用Matlab/Simulink仿真平臺(tái)對(duì)傳統(tǒng)的多逆變器并聯(lián)控制策略和本文所提出的控制策略進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。 最后，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件流程進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室搭建了含兩臺(tái)2kW單相光伏逆變器的并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的一種基于分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：所提出的基于分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略可明顯改善多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓質(zhì)量，從而抑制逆變器間環(huán)流，實(shí)現(xiàn)逆變器間功率精確分配，有效提高多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)帶非線性負(fù)荷的性能。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 多逆變器并聯(lián) 分頻 虛擬電阻 改進(jìn)下垂控制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究意義10-12
• 1.1.1 光伏發(fā)電的背景及意義10-11
• 1.1.2 光伏多逆變器并聯(lián)控制技術(shù)的背景及意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)概述12-15
• 1.3 多逆變器并聯(lián)控制技術(shù)概述15-19
• 1.3.1 有互聯(lián)線并聯(lián)控制技術(shù)15-18
• 1.3.2 無互聯(lián)線并聯(lián)控制技術(shù)18-19
• 1.4 本文課題來源及主要研究?jī)?nèi)容安排19-21
• 第2章 單相光伏逆變器建模21-31
• 2.1 單相光伏逆變器主電路拓?fù)浼皡?shù)設(shè)計(jì)21-26
• 2.1.1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-23
• 2.1.2 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)23-26
• 2.2 單相光伏逆變器控制策略26-28
• 2.3 仿真分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 基于分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略31-46
• 3.1 光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效模型31-33
• 3.2 多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流分析33-39
• 3.2.1 輸出電壓差異對(duì)環(huán)流的影響34-38
• 3.2.2 等效輸出阻抗差異對(duì)環(huán)流的影響38-39
• 3.3 下垂控制器設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略41-43
• 3.5 仿真分析43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)46-60
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)47-55
• 4.1.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)47-48
• 4.1.2 采樣信號(hào)調(diào)理電路48-51
• 4.1.3 過零檢測(cè)電路51
• 4.1.4 IPM 模塊驅(qū)動(dòng)電路51-52
• 4.1.5 保護(hù)電路52-53
• 4.1.6 串口通信接口電路53-55
• 4.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)55-59
• 4.2.1 主程序結(jié)構(gòu)55-57
• 4.2.2 中斷程序設(shè)計(jì)57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證60-65
• 5.1 單相光伏逆變器實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.2 多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)和展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間的主要成果72

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