新型三相五電平光伏并網(wǎng)逆變器及其并網(wǎng)控制策略研究

【摘要】：當(dāng)今，能源短缺問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，對(duì)可再生清潔能源的利用已被提上日程，光伏并網(wǎng)發(fā)電也已經(jīng)成為太陽(yáng)能利用的重要形式。對(duì)于分散式小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，兩級(jí)式結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)控制對(duì)象的解耦，其中，前級(jí)電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤和直流升壓，后級(jí)電路實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制和有功無(wú)功調(diào)節(jié)。本文針對(duì)后級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并對(duì)相應(yīng)的并網(wǎng)控制策略提出了改善措施。 本文首先對(duì)多電平逆變器的各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，在對(duì)傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上給出了本文采用的新型多電平逆變器結(jié)構(gòu)，對(duì)其工作原理和調(diào)制方法進(jìn)行了研究，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)。 對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了建模分析，將其從三相靜止坐標(biāo)系a、b、c轉(zhuǎn)化到兩相靜止坐標(biāo)系α-β中，由于兩相之間不存在耦合，電流控制器的設(shè)計(jì)將更加方便。為抑制光伏并網(wǎng)逆變器輸出并網(wǎng)電流中的諧波分量，主電路中采用T型濾波器對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行改善，并比較了T型濾波器與L型濾波器的濾波效果。由于T型濾波器的加入給系統(tǒng)帶來(lái)了不穩(wěn)定因素，需要進(jìn)行阻尼控制，在對(duì)比分析有源阻尼和無(wú)源阻尼控制策略的基礎(chǔ)上提出一種混合阻尼控制策略，并給出了一套有效的混合阻尼參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流低THD的單位功率因數(shù)并網(wǎng)，同時(shí)滿足動(dòng)靜態(tài)性能要求，在并網(wǎng)電流閉環(huán)中采用復(fù)合控制器，即：將重復(fù)控制器與比例諧振控制器并聯(lián)使用于系統(tǒng)中，其中，比例諧振控制器的任務(wù)是保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差跟蹤參考電流的目的，彌補(bǔ)重復(fù)控制器周期控制延時(shí)的不足；重復(fù)控制器的任務(wù)是對(duì)電網(wǎng)電壓帶來(lái)的諧波干擾給予抑制，彌補(bǔ)比例諧振控制器對(duì)電網(wǎng)電壓諧波干擾抑制能力有限的不足。另外，有學(xué)者提出采用帶有諧波補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)比例諧振控制器來(lái)抑制電網(wǎng)電壓諧波帶來(lái)的干擾，本文對(duì)比分析了重復(fù)控制器和帶有諧波補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)比例諧振控制器，結(jié)果表明重復(fù)控制器具有更好的控制效果。 最后，通過(guò)MATLAB/Simulink對(duì)新型三相五電平光伏并網(wǎng)逆變器及其并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計(jì)及控制策略的正確性與有效性。 【關(guān)鍵詞】：新型三相五電平逆變器 T型濾波器 混合阻尼控制 復(fù)合控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題的研究背景與意義8-12
• 1.1.1 能源危機(jī)和可再生能源的發(fā)展8-9
• 1.1.2 太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)9
• 1.1.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介9-11
• 1.1.4 多電平技術(shù)在光伏并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用11-12
• 1.2 光伏并網(wǎng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排13-16
• 2 多電平逆變器分析16-38
• 2.1 引言16-17
• 2.2 傳統(tǒng)多電平逆變器分析17-24
• 2.2.1 二極管鉗位型多電平逆變器17-18
• 2.2.2 飛跨電容型多電平逆變器18-19
• 2.2.3 級(jí)聯(lián)型多電平逆變器19-20
• 2.2.4 多電平逆變器通用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相關(guān)拓展拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-24
• 2.3 新型五電平逆變器分析24-32
• 2.3.1 新型單相五電平逆變器的工作原理25-27
• 2.3.2 新型單相五電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓展27-29
• 2.3.3 新型多電平拓?fù)渑c傳統(tǒng)多電平拓?fù)涞谋容^29-30
• 2.3.4 新型三相五電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析30-32
• 2.4 多電平逆變器的 PWM 調(diào)制策略32-35
• 2.4.1 三角載波層疊法32-33
• 2.4.2 優(yōu)化 PWM 法33-35
• 2.5 新型多電平逆變器的調(diào)制策略35-36
• 2.5.1 新型單相五電平逆變器 SPWM 調(diào)制方法35-36
• 2.5.2 新型三相五電平逆變器 SPWM 調(diào)制方法36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 3 帶 T 型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器建模與分析38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 光伏并網(wǎng)逆變器建模與分析38-43
• 3.3 T 型濾波器性能分析與參數(shù)設(shè)計(jì)43-48
• 3.3.1 T 型濾波器性能分析43-45
• 3.3.2 T 型濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)45-48
• 3.4 T 型濾波器的阻尼策略分析48-53
• 3.4.1 電網(wǎng)電感對(duì)諧振頻率及系統(tǒng)阻尼的影響分析48-51
• 3.4.2 有源阻尼與無(wú)源阻尼混合控制策略分析51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 4 基于復(fù)合控制的并網(wǎng)控制策略研究54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 電流控制策略的選擇54-58
• 4.3 復(fù)合控制策略分析58-69
• 4.3.1 復(fù)合控制策略59-64
• 4.3.2 控制器參數(shù)設(shè)計(jì)64-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 5 仿真分析70-86
• 5.1 多電平逆變器的仿真分析70-75
• 5.1.1 傳統(tǒng)多電平與新型多電平逆變器結(jié)構(gòu)的對(duì)比70-73
• 5.1.2 新型多電平逆變器的擴(kuò)展拓?fù)浞抡娣治?/span>73-75
• 5.2 三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)仿真分析75-85
• 5.2.1 理想電網(wǎng)電壓下的系統(tǒng)仿真76-81
• 5.2.2 非理想電網(wǎng)電壓下的系統(tǒng)仿真81-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 6 結(jié)論與展望86-88
• 6.1 全文總結(jié)86-87
• 6.2 論文不足之處與后續(xù)展望87-88
• 致謝88-90
• 參考文獻(xiàn)90-96
• 附錄96
• A 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄96

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