光伏并網(wǎng)逆變器非線性控制策略研究

【摘要】：光伏并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，光伏并網(wǎng)逆變器的性能優(yōu)良與否直接影響到系統(tǒng)的性能。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一定的情況下，并網(wǎng)逆變器的性能取決于控制策略。多數(shù)光伏并網(wǎng)逆變器采用電壓型PWM逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有功率因數(shù)可控、網(wǎng)側(cè)電流正弦化等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型的非線性與無(wú)源性，為了提高控制器的控制精度，本文采用基于能量控制思想的非線性控制策略無(wú)源控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，所設(shè)計(jì)的控制器可以控制能量在逆變器中的重新分布,并采用注入阻尼和系統(tǒng)解耦的方法對(duì)控制器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后所設(shè)計(jì)的控制器具有算法簡(jiǎn)單、可調(diào)參數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)實(shí)驗(yàn)均表明基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器無(wú)源控制策略是可行的。 本文首先簡(jiǎn)要說(shuō)明了課題的研究背景和意義，接著介紹了幾種較為成熟的光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略和本文要研究的無(wú)源控制策略。論文第二章陳述了電壓型PWM光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、SVPWM調(diào)制原理和數(shù)學(xué)模型。第三章概述了系統(tǒng)的無(wú)源性概念，分析了EL模型與PCHD模型的無(wú)源性與穩(wěn)定性。，第四章首先證明了光伏并網(wǎng)逆變器的無(wú)源性，然后對(duì)基于EL模型和PCHD模型的三相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略作了研究。第五章對(duì)無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器控制策略分別進(jìn)行了仿真研究和物理實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。 本論文的主要研究工作如下： （1）分析證明了光伏并網(wǎng)逆變器的無(wú)源性，建立了基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器的電流模型和功率模型。 （2）建立了光伏并網(wǎng)逆變器的EL模型和PCHD模型，并分別在兩種模型下設(shè)計(jì)了無(wú)源控制器。 （3）對(duì)基于無(wú)源性的三相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略建立了仿真研究。 （4）設(shè)計(jì)了基于TMS320F28335A為核心的5kVA三相光伏并網(wǎng)逆變器樣機(jī)平臺(tái)。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 非線性控制 電流控制 功率控制 無(wú)源控制理論 DSPTMS320F28335A
【學(xué)位授予單位】：北京信息科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10
• 1.2 控制策略研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)10-15
• 1.2.1 數(shù)字 PID 控制11
• 1.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制11-12
• 1.2.3 模糊控制12
• 1.2.4 重復(fù)控制12-13
• 1.2.5 無(wú)差拍控制13
• 1.2.6 反饋線性化控制策略13
• 1.2.7 基于 Lyapunov 穩(wěn)定理論的控制13-14
• 1.2.8 自抗擾控制技術(shù)14-15
• 1.2.9 基于無(wú)源理論的控制15
• 1.3 論文所做的主要工作15-16
• 第2章 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型16-30
• 2.1 電壓型 PWM 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.1 電壓型單相全橋逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 電壓型三相光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17
• 2.2 并網(wǎng)逆變器 SVPWM 調(diào)制17-27
• 2.2.1 SVPWM 調(diào)制原理17-20
• 2.2.2 SVPWM 推導(dǎo)法則20-21
• 2.2.3 扇區(qū)判斷21-24
• 2.2.4 基本矢量作用時(shí)間計(jì)算24-27
• 2.3 三相電壓型 PWM 光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.1 同步旋轉(zhuǎn) dq 坐標(biāo)下電流模型28
• 2.3.2 同步旋轉(zhuǎn) dq 坐標(biāo)下功率模型28-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 第3章 無(wú)源控制理論30-35
• 3.1 系統(tǒng)的無(wú)源性30-32
• 3.1.1 無(wú)源性的概念30-31
• 3.1.2 系統(tǒng)的無(wú)源性和穩(wěn)定性31-32
• 3.2 歐拉-拉格朗日系統(tǒng)32-33
• 3.2.1 歐拉-拉格朗日系統(tǒng)模型32
• 3.2.2 歐拉-拉格朗日系統(tǒng)的無(wú)源性32-33
• 3.2.3 歐拉-拉格朗日誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性33
• 3.3 端口受控的耗散哈密頓（PCHD）系統(tǒng)33-34
• 3.3.1 端口受控的耗散哈密頓（PCHD）系統(tǒng)模型33
• 3.3.2 端口受控的耗散哈密頓（PCHD）系統(tǒng)的能量平衡、無(wú)源性和穩(wěn)定性33-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 第4章 基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器控制器設(shè)計(jì)35-46
• 4.1 三相光伏并網(wǎng)逆變器的無(wú)源性35-36
• 4.1.1 光伏并網(wǎng)逆變器的 EL 電流模型35-36
• 4.1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的無(wú)源性36
• 4.2 電流控制器設(shè)計(jì)36-38
• 4.2.1 電流控制器初步設(shè)計(jì)36-37
• 4.2.2 控制器的解耦設(shè)計(jì)37-38
• 4.3 功率控制器設(shè)計(jì)38-40
• 4.3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的 EL 功率模型38-39
• 4.3.2 功率控制器設(shè)計(jì)39-40
• 4.4 PCHD 控制器設(shè)計(jì)40-45
• 4.4.1 光伏并網(wǎng)逆變器的 PCHD 模型40-42
• 4.4.2 IDA-PBC 設(shè)計(jì)42-45
• 4.5 小結(jié)45-46
• 第5章 基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)研究46-57
• 5.1 基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)研究46-49
• 5.1.1 光伏并網(wǎng)逆變器電流控制仿真模型46-48
• 5.1.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果48-49
• 5.2 基于無(wú)源性的光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)研究49-56
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)49-52
• 5.2.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖52-53
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-56
• 5.3 小結(jié)56-57
• 第6章 總結(jié)與展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果63-64

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