光伏并網(wǎng)逆變器的建模與控制器設(shè)計

【摘要】：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是目前的熱點(diǎn)研究問題。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán),對其進(jìn)行研究有著重要的理論與實際意義。文章分析了光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀,研究目標(biāo)包括：單相并網(wǎng)逆變器電壓電流雙環(huán)建模；基于兩相靜止坐標(biāo)系下的三相并網(wǎng)逆變器電流環(huán)建模；并網(wǎng)電流控制技術(shù)；最大功率點(diǎn)跟蹤以及孤島效應(yīng)功能。通過搭建實驗平臺來進(jìn)行理論驗證。 對單相并網(wǎng)逆變器,采用前級為BOOST的兩級式拓?fù)?其中前級實現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能,后級采用單電感濾波實現(xiàn)并網(wǎng)電流控制。對常用的MPPT功能進(jìn)行了比較,采用變步長擾動觀察法作為MPPT方法。對后級電壓電流雙環(huán)進(jìn)行了建模,確定了采用比例積分(PI)雙環(huán)控制的基本方案；詳細(xì)分析了直流電壓環(huán)的建模過程,對常用控制方案進(jìn)行了對比；針對直流母線電容電壓上存在的擾動,對電壓環(huán)加進(jìn)前饋以改善輸出波形的穩(wěn)態(tài)以及動態(tài)性能,以較簡單的控制方法實現(xiàn)對電壓擾動的有效抑制。對孤島現(xiàn)象的產(chǎn)生進(jìn)行分析,在實驗中使用被動檢測法與主動檢測法相結(jié)合的方法實現(xiàn)孤島保護(hù)。 對三相并網(wǎng)逆變器,采用了三相三線制的單級拓?fù)洹θ噫i相環(huán)進(jìn)行了介紹。分析了LCL濾波器的特性,由于LCL濾波器諧振尖峰的存在,需要引入阻尼保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。對比了常見的有源阻尼與無源阻尼方案,為使系統(tǒng)簡化,最終采用在濾波電容上串接電阻的無源阻尼方案。對LCL濾波器的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。對基于LCL濾波器的三相單級并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了建模,在兩相靜止坐標(biāo)軸上對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。對比了電流控制方案,提出了重復(fù)控制結(jié)合PI補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制方案,能夠同時保留重復(fù)控制以及PI控制的優(yōu)點(diǎn),提高系統(tǒng)的性能。 在對原理進(jìn)行分析之后,對所采用的方案進(jìn)行了基于MATLAB/simulink的仿真研究,并分別搭建了單相逆變器以及三相逆變器的實驗樣機(jī)及平臺,對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 建模 電壓環(huán)前饋 PI控制 重復(fù)控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)背景10-11
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤11-12
• 1.2.2 并網(wǎng)電壓電流控制12-13
• 1.2.3 孤島效應(yīng)13-14
• 1.2.4 微網(wǎng)14-15
• 1.3 課題研究目標(biāo)及內(nèi)容15-16
• 第2章 單相并網(wǎng)逆變器設(shè)計16-37
• 2.1 實驗總體方案16
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)16-22
• 2.2.1 MPPT原理分析16-18
• 2.2.2 變步長擾動觀察法算法18-19
• 2.2.3 采樣方式選取19-22
• 2.3 電壓環(huán)設(shè)計22-26
• 2.3.1 電壓環(huán)方案介紹及其建模22-25
• 2.3.2 針對二次諧波的前饋補(bǔ)償25-26
• 2.4 電流環(huán)設(shè)計26-29
• 2.5 孤島效應(yīng)及其保護(hù)29-31
• 2.6 單相并網(wǎng)逆變器仿真31-37
• 第3章 三相并網(wǎng)逆變器設(shè)計37-56
• 3.1 拓?fù)浣榻B37
• 3.2 三相鎖相環(huán)介紹37-39
• 3.3 濾波器的設(shè)計39-44
• 3.3.1 LCL濾波器性能及控制方案分析39-41
• 3.3.2 LCL濾波器參數(shù)設(shè)計41-44
• 3.4 三相并網(wǎng)逆變器電流控制44-53
• 3.4.1 基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器建模44-47
• 3.4.2 電流環(huán)PI控制器設(shè)計47-49
• 3.4.3 重復(fù)控制49-53
• 3.5 三相并網(wǎng)逆變器仿真53-56
• 第4章 實驗波形56-62
• 4.1 單相并網(wǎng)逆變器實驗波形56-60
• 4.2 三相并網(wǎng)逆變器實驗波形60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 工作總結(jié)62
• 5.2 后續(xù)工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 作者簡歷70

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