非隔離光伏并網(wǎng)逆變器直流分量的研究

【摘要】：本文主要研究非隔離型無變壓器光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中有關直流分量的問題，研究的目的就是了解直流分量產(chǎn)生的機理以及危害，重要的是研究抑制或者消除直流分量的方法，從而提高非隔離型無變壓器光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全性和可靠性。通過研究提出改進的逆變器和基于虛擬電容的控制模型，并且通過仿真實驗對其進行驗證。 隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，能源危機日益加劇，加速轉(zhuǎn)變能源結(jié)構迫在眉睫。太陽能由于其可再生性、無污染性、使用方便性等優(yōu)點正日益受到人們的青睞。其中光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能利用的主要發(fā)展方向，由于太陽光照分布的廣泛性、間歇性以及地形的復雜性等因素，分布式并網(wǎng)發(fā)電越來越普及。為了減少成本，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中通常不含工頻隔離變壓器，沒有了變壓器的隔離作用，系統(tǒng)中就會產(chǎn)生共模電流和直流分量。 針對直流分量產(chǎn)生的機理，分別從逆變器的拓撲結(jié)構和控制策略兩個方面探討抑制直流分量的方法。根據(jù)對傳統(tǒng)的單相全橋并網(wǎng)逆變器和帶有交流旁路并網(wǎng)逆變器的分析，單相全橋結(jié)構雖然結(jié)構簡單但是會產(chǎn)生共模電流，對電網(wǎng)造成很大危害；帶有交流旁路結(jié)構的逆變器由于其功率器件較多，系統(tǒng)的損耗較大。本文提出一種改進型拓撲結(jié)構，詳細分析了它的工作過程及結(jié)構特點，這種結(jié)構具有電氣隔離的特性，能夠較好的抑制直流分量。 建立了一種基于虛擬電容改進的控制模型。傳統(tǒng)的PI控制模型雖然控制算法簡單，但是控制不夠精確，系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差；PR控制雖然能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，但是不能抑制直流分量，達不到并網(wǎng)發(fā)電的要求。改進的模型能夠單獨分析電網(wǎng)電壓和參考電流中的直流分量。通過改進PI反饋信號，它能夠完全消除電網(wǎng)電壓中的直流分量，再利用虛擬電容的隔直作用，對參考電流中的直流分量進行隔離，防止其注入電網(wǎng)。 設計了一個400V/10A光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，分別對單相全橋結(jié)構、帶有交流旁路結(jié)構，改進型結(jié)構進行仿真實驗，通過采用傳統(tǒng)的控制策略和采用改進的控制策略進行仿真，得到仿真實驗結(jié)果，驗證了控制模型的可行性。 【關鍵詞】：逆變器 直流分量 虛擬電容 控制策略 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 本課題的研究背景和意義8-9
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電在國內(nèi)外的發(fā)展狀況9-12
• 1.2.1 國外光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展狀況10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展狀況11-12
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)介紹12-16
• 1.3.1 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分類12-13
• 1.3.2 光伏系統(tǒng)的結(jié)構介紹13-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 直流分量產(chǎn)生的機理及其抑制措施18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 相關國家對直流分量的規(guī)范與標準18-19
• 2.3 直流分量產(chǎn)生的原因19-20
• 2.4 抑制直流分量的策略分析20-25
• 2.4.1 逆變器輸出電流分析20-22
• 2.4.2 逆變器的控制策略22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 改進型并網(wǎng)逆變器直流分量分析26-37
• 3.1 引言26-27
• 3.2 傳統(tǒng)逆變器的工作原理及直流分量研究27-33
• 3.2.1 單相全橋逆變器27-29
• 3.2.2 帶有交流旁路的并網(wǎng)逆變器29-32
• 3.2.4 H_5 拓撲結(jié)構32-33
• 3.3 改進型逆變器的工作原理及直流分量分析33-36
• 3.3.1 拓撲結(jié)構介紹33-34
• 3.3.2 工作原理分析34-35
• 3.3.3 改進型逆變器輸出直流分量研究35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 抑制直流分量的控制策略研究37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 并網(wǎng)逆變器的控制原理分析37-41
• 4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構介紹37-38
• 4.2.2 控制方法的分類38
• 4.2.3 逆變器的控制原理介紹38-41
• 4.3 電流環(huán)控制器設計41-44
• 4.3.1 比例控制器42
• 4.3.2 比例積分控制器42-43
• 4.3.3 改進的控制策略43-44
• 4.4 采用虛擬電容控制策略抑制直流分量的研究44-50
• 4.4.1 虛擬電容控制法的工作原理分析45-48
• 4.4.2 改進的電流調(diào)節(jié)器設計48-49
• 4.4.3 并網(wǎng)電流鎖相設計49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 光伏并網(wǎng)逆變器直流分量的仿真研究51-59
• 5.1 引言51
• 5.2 單相全橋逆變器傳統(tǒng)控制方法的仿真51-53
• 5.3 帶有交流旁路逆變器的仿真結(jié)果53-55
• 5.4 基于虛擬電容控制改進型逆變器的仿真分析55-58
• 5.5 小結(jié)58-59
• 第六章 論文總結(jié)與展望59-61
• 6.1 論文總結(jié)59
• 6.2 論文展望59-61
• 參考文獻61-64
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學術論文64-65
• 致謝65

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