三相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究

【摘要】：隨著“智能電網(wǎng)”概念的提出，分布式電力系統(tǒng)越來越受重視，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是分布式電力系統(tǒng)的一種重要形式，發(fā)展前景很好。逆變器技術是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心技術，目前，光伏逆變器的容量不斷增大，逆變器并聯(lián)是提高系統(tǒng)容量的一種有效途徑，為此，本文針對并聯(lián)光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略進行了深入研究。 本文首先建立了并聯(lián)光伏并網(wǎng)逆變器的平均數(shù)學模型，在此基礎上設計了電流內(nèi)環(huán)及電壓外環(huán)。另外，為了使光伏陣列始終工作在最大功率點附近，系統(tǒng)采用定電壓啟動自適應變步長最大功率追蹤策略。 并聯(lián)逆變器的環(huán)流抑制策略是本文的研究重點。逆變器并聯(lián)可以提高系統(tǒng)可靠性和效率，降低系統(tǒng)成本，但會帶來環(huán)流問題，環(huán)流會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，增加系統(tǒng)損耗，使波形發(fā)生畸變，降低系統(tǒng)效率。本文根據(jù)零序電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型，在傳統(tǒng)PI環(huán)流抑制方法的基礎上提出了一種基于前饋控制的環(huán)流抑制方法。理論分析及仿真、實驗表明：當各逆變器濾波電感不相等或各模塊給定電流不相等時，傳統(tǒng)PI控制環(huán)流抑制效果較差，而本文提出的基于前饋控制的環(huán)流抑制策略不僅適用于模塊均流場合，在各模塊濾波電感不相等或給定電流不相等時也能取得很好的環(huán)流抑制效果。 目前越來越多的光伏發(fā)電設備被接入電網(wǎng)，當電網(wǎng)停止供電后，如果不能及時檢測到該故障，就會形成孤島效應。孤島效應會對用戶設備和工作人員的人身安全帶來隱患，因此必須設法避免。本文在傳統(tǒng)主動頻率偏移的基礎上，提出了一種基于無功電流擾動的主動頻率偏移孤島檢測方法。仿真表明，該孤島檢測算法不僅能夠有效地減小檢測盲區(qū)，而且克服了傳統(tǒng)主動頻率偏移算法有功電流波動的缺點，提高了直流母線電壓的穩(wěn)定性，從而避免對系統(tǒng)最大功率追蹤效率產(chǎn)生影響。 最后，開發(fā)研制了一套15kW的并聯(lián)光伏逆變器實驗室模擬平臺。該平臺主要由光伏陣列模擬器、功率變換器、采樣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、上位機監(jiān)控系統(tǒng)等幾部分組成。在該平臺上已完成了有功無功功率控制、無沖擊并網(wǎng)、MPPT、孤島檢測、環(huán)流抑制等實驗。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 并聯(lián) 環(huán)流抑制 孤島檢測
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 光伏發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-19
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結構13-14
• 1.3.2 光伏逆變器的控制指標14-16
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)逆變器的孤島檢測技術16-18
• 1.3.4 并聯(lián)光伏發(fā)電系統(tǒng)及其環(huán)流抑制策略18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 光伏逆變器的矢量控制策略21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 并聯(lián)三相光伏逆變器的拓撲結構21-22
• 2.3 并聯(lián)三相光伏逆變器的平均模型22-28
• 2.3.1 單個橋臂的平均模型22-23
• 2.3.2 三相光伏逆變器的平均模型23-28
• 2.4 并網(wǎng)光伏逆變器的矢量控制策略28-31
• 2.4.1 電流環(huán)控制器28-30
• 2.4.2 電壓環(huán)控制器30-31
• 2.5 最大功率追蹤31-35
• 2.5.1 光伏電池的特性31-33
• 2.5.2 最大功率追蹤策略33-35
• 2.6 本章小結35-36
• 第3章 并聯(lián)光伏并網(wǎng)逆變器的環(huán)流抑制36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 環(huán)流產(chǎn)生的機理36-37
• 3.3 環(huán)流抑制的基本原理37-42
• 3.4 零序環(huán)流的 PI 控制方案42
• 3.5 基于前饋控制的環(huán)流抑制方案42-45
• 3.6 并聯(lián)三相并網(wǎng)逆變器環(huán)流抑制仿真結果45-48
• 3.7 本章小結48-49
• 第4章 光伏并網(wǎng)逆變器孤島檢測技術49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 孤島現(xiàn)象49-50
• 4.3 孤島檢測的相關標準50-52
• 4.4 基于無功擾動的 AFD 反孤島策略52-56
• 4.5 孤島檢測的仿真結果56-58
• 4.6 本章小結58-59
• 第5章 并聯(lián)光伏并網(wǎng)逆變器平臺搭建及實驗結果59-68
• 5.1 引言59
• 5.2 并聯(lián)光伏逆變器實驗平臺的搭建59-63
• 5.2.1 系統(tǒng)硬件結構59-61
• 5.2.2 系統(tǒng)軟件編寫61-63
• 5.3 實驗結果及分析63-67
• 5.4 本章小結67-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及其它成果73-75
• 致謝75

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