基于Z源逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法研究

【摘要】：由于傳統(tǒng)化石燃料的不可再生性以及使用過程中帶來的環(huán)境污染等問題，開發(fā)和利用新能源已經(jīng)迫在眉睫。開發(fā)和利用太陽能是未來新能源重要的發(fā)展方向之一，而光伏發(fā)電已經(jīng)成為開發(fā)和利用太陽能諸多途徑中的主要途徑，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)是光伏發(fā)電技術(shù)中重要組成部分。 太陽能其中太陽能是未來能源發(fā)展的重點(diǎn)，而光伏發(fā)電則是太陽能應(yīng)用發(fā)展的趨勢，光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為新能源開發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)重要方面。 作為光伏發(fā)電技術(shù)中核心部件的逆變器在太陽能轉(zhuǎn)換和電能輸送的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于Z源逆變器能夠克服傳統(tǒng)逆變器的不足從而使逆變器的安全性和可靠性等性能獲得明顯提高，本文中的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)用Z源逆變器取代傳統(tǒng)電壓型逆變器來擔(dān)任起電能由直流到交流的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 本文首先分析了傳統(tǒng)逆變器在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，然后著重地介紹了Z源逆變器特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理以及適用于Z源逆變器的幾種調(diào)制策略，突出Z源逆變器在光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)中的優(yōu)越性。 考慮到Z源逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，對Z源逆變器中Z源網(wǎng)絡(luò)和逆變橋分別建立數(shù)學(xué)模型，并且利用兩者間的聯(lián)系得到在dq坐標(biāo)系下三相Z源并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。為了實(shí)現(xiàn)對輸出變量的閉環(huán)控制，將三相Z源并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制系統(tǒng)分為三個(gè)閉環(huán)：并網(wǎng)電流環(huán)、Z網(wǎng)絡(luò)電容電壓環(huán)和直通矢量環(huán)。并網(wǎng)電流環(huán)實(shí)現(xiàn)逆變側(cè)輸出電流對電網(wǎng)電壓的實(shí)時(shí)跟蹤，使并網(wǎng)電能的功率因數(shù)為1。Z源網(wǎng)絡(luò)電容電壓環(huán)通過對電容電壓的閉環(huán)控制來間接調(diào)整逆變橋直流側(cè)母線電壓。為了實(shí)現(xiàn)光伏陣列輸出功率的最大化，通過控制Z源逆變器中直通零矢量占空比來調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出電壓使其工作在對應(yīng)于光伏陣列輸出最大功率點(diǎn)的工作電壓上。 本文在MATLAB的Simulink中建立了三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，通過對光伏陣列輸出電壓波形、Z源網(wǎng)絡(luò)電容電壓波形和并網(wǎng)電流波形等仿真結(jié)果的分析，證明了建立的數(shù)學(xué)模型的正確性和采用的控制策略的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 Z源逆變器 SVPWM 并網(wǎng) 閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(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5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 能源與環(huán)境形勢10
• 1.2 國內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展11
• 1.2.2 國外光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展11-12
• 1.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)概述12-14
• 1.3.1 光伏發(fā)電離網(wǎng)系統(tǒng)12-13
• 1.3.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)13-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容14-15
• 2 Z 源逆變器基本原理15-20
• 2.1 逆變器的電路結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.1 傳統(tǒng)逆變器15-16
• 2.1.2 Z 源逆變器16-17
• 2.2 Z 源逆變器的工作原理17-20
• 3 PWM 調(diào)制方法20-29
• 3.1 Z 源逆變器的 SPWM 調(diào)制技術(shù)20-22
• 3.2 Z 源逆變器的 SVPWM 調(diào)制技術(shù)22-29
• 3.2.1 SVPWM 調(diào)制技術(shù)原理22-24
• 3.2.2 SVPWM 算法實(shí)現(xiàn)24-25
• 3.2.3 SVPWM 的直通零矢量控制25-29
• 4 三相 Z 源并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型29-37
• 4.1 Z 源網(wǎng)絡(luò)建模分析29-31
• 4.2 逆變側(cè)建模分析31-32
• 4.3 三相 Z 源并網(wǎng)逆變器建模分析32-37
• 4.3.1 靜止坐標(biāo)系下的三相 Z 源并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型32-34
• 4.3.2 dq 坐標(biāo)系下的三相 Z 源并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型34-37
• 5 三相 Z 源光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電路參數(shù)選取和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-60
• 5.1 三相 Z 源光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電路參數(shù)選取37-43
• 5.1.1 交流側(cè)并網(wǎng)電感的選取37-40
• 5.1.2 Z 源網(wǎng)絡(luò)電容的選取40-41
• 5.1.3 Z 源網(wǎng)絡(luò)電感的選取41-42
• 5.1.4 光伏陣列輸出電容的選取42-43
• 5.2 并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略43-54
• 5.2.1 并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)44-49
• 5.2.2 Z 源電容電壓外環(huán)49-53
• 5.2.3 光伏陣列直通零矢量環(huán)53-54
• 5.3 MATLAB 仿真的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)54-56
• 5.3.1 SVPWM 仿真模型54-55
• 5.3.2 控制系統(tǒng)仿真模型55
• 5.3.3 三相 Z 源并網(wǎng)逆變系統(tǒng)仿真模型55-56
• 5.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析56-60
• 6 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況63-64
• 致謝64

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