三電平光伏并網(wǎng)逆變器控制方法研究

【摘要】：世界能源危機(jī)和環(huán)境污染使得新能源的開發(fā)利用變得至關(guān)重要。太陽(yáng)能發(fā)電以其高效清潔、儲(chǔ)量豐富、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)成為各國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)的研究焦點(diǎn)。為了更加高效、廣泛的利用光伏電能,實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的優(yōu)質(zhì)、友好地并網(wǎng),需要解決的關(guān)鍵問題是光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略。 傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器主要采用dq坐標(biāo)系下電壓電流雙閉環(huán)PI控制,但該控制方法存在的路徑耦合、積分飽和、諧波抑制能力不足等問題,導(dǎo)致逆變器輸出電能質(zhì)量較差。 本文著重研究三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法,具體包括：1)介紹了光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng),在深入分析電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的多矢量比例積分控制方法,改善逆變器輸出電能質(zhì)量；2)針對(duì)NPC三電平逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡問題,提出一種新穎的基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性PI控制器的中點(diǎn)電位平衡控制方法；3)搭建一套10kW的三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)樣機(jī),驗(yàn)證了本文所提出的方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：三電平光伏并網(wǎng)逆變器 雙閉環(huán)PI控制 多矢量比例積分控制 電能質(zhì)量 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 非線性PI控制器 中點(diǎn)平衡問題
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-23
• 1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電背景、現(xiàn)狀及發(fā)展12-15
• 1.1.1 光伏發(fā)電背景12
• 1.1.2 光伏發(fā)電國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展12-15
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介15-19
• 1.2.1 光伏陣列16-17
• 1.2.2 升壓斬波電路17-18
• 1.2.3 濾波器18-19
• 1.3 逆變器及其控制技術(shù)19-22
• 1.3.1 逆變器的分類19
• 1.3.2 逆變器的控制技術(shù)19-22
• 1.4 本文主要工作22-23
• 2 三電平逆變器及雙閉PI控制23-34
• 2.1 二極管箝位式三電平逆變器簡(jiǎn)介23-24
• 2.2 SVPWM調(diào)制策略24-27
• 2.3 逆變器的數(shù)學(xué)模型27-30
• 2.3.1 ABC三相靜止坐標(biāo)系下逆變器數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.2 αβ坐標(biāo)系下逆變器的數(shù)學(xué)模型29
• 2.3.3 dq坐標(biāo)系下逆變器的數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.4 電流電壓雙閉環(huán)PI控制30-34
• 2.4.1 電流內(nèi)環(huán)PI控制器31-32
• 2.4.2 電壓外PI控制器32-34
• 3 一種新型的電壓電流雙閉環(huán)控制策略34-46
• 3.1 雙閉環(huán)PI控制方法的分析34-36
• 3.1.1 電流PI控制34-36
• 3.1.2 電壓PI控制36
• 3.2 基于MVPI的電流內(nèi)環(huán)控制方法36-42
• 3.2.1 矢量比例積分控制36-39
• 3.2.2 VPI參數(shù)設(shè)計(jì)39-42
• 3.2.3 基于MVPI的電流內(nèi)環(huán)控制方法42
• 3.3 基于直流母線電壓平方反饋控制的電壓外環(huán)控制策略42-43
• 3.4 新型控制策略43
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)論43-45
• 3.5.1 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)44
• 3.5.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 4 新型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡控制策略46-56
• 4.1 中點(diǎn)電位平衡問題及其常用策略46-47
• 4.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)47-49
• 4.2.1 非線性狀態(tài)觀測(cè)器47-48
• 4.2.2 非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器48-49
• 4.3 非線性PI控制器(NLPI)49-51
• 4.3.1 經(jīng)典PI控制器49-50
• 4.3.2 非線性PI控制器50-51
• 4.4 基于ESO與NLPI的新型中點(diǎn)電位平衡的新策略51-53
• 4.4.1 中點(diǎn)電位數(shù)學(xué)模型51-52
• 4.4.2 一種新型的中點(diǎn)電位平衡控制方法52-53
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 5 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 全文工作總結(jié)56
• 5.2 后續(xù)工作展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表(錄用)的論文63

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