微網(wǎng)中光伏逆變器并聯(lián)技術(shù)研究

【摘要】：隨著能源儲(chǔ)量的劇減、電力需求的不斷增長(zhǎng)以及負(fù)荷對(duì)供電可靠性和安全性要求的日益增加，新能源發(fā)電技術(shù)與分布式發(fā)電系統(tǒng)逐漸成為了研究熱點(diǎn)。而在以分布式發(fā)電為主的微網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器并聯(lián)技術(shù)在提升系統(tǒng)功率密度以及增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性方面都有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用。本文以提升微網(wǎng)系統(tǒng)供電容量與供電可靠性為目的，針對(duì)光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)展開(kāi)研究。 通過(guò)對(duì)常用逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，選擇了一種適用于光伏系統(tǒng)的前級(jí)Boost升壓電路后級(jí)全橋逆變的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并建立了全橋逆變電路的等效模型。同時(shí)針對(duì)基于電感電流瞬時(shí)值的電壓電流雙環(huán)控制策略，給出了合理的閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方法。最后通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)逆變器的穩(wěn)定性與可靠性。 基于光伏逆變單元模塊的分析，提出了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的整體控制方案。通過(guò)對(duì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流分析，改進(jìn)了傳統(tǒng)的只適用于逆變器間等效阻抗為純感性時(shí)的下垂控制方法。通過(guò)分析并聯(lián)系統(tǒng)的小信號(hào)模型以及繪制系統(tǒng)的根軌跡，設(shè)計(jì)了合理的下垂系數(shù)以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與快速響應(yīng)。在此并聯(lián)控制方案的基礎(chǔ)上增加了基于虛擬阻抗環(huán)的均流控制環(huán)節(jié)，并分析了虛擬阻抗的引入對(duì)逆變器非理想因素所引起環(huán)流的抑制效果，包括由逆變器等效阻抗差異引起的環(huán)流以及由死區(qū)差異引起的環(huán)流。最后，通過(guò)MATLAB/Simulink仿真分析驗(yàn)證了基于虛擬阻抗的均流控制方法的正確性及可行性。 完成了無(wú)互連線光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)，并搭建了由兩臺(tái)1kW光伏逆變器組成的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)最終驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)并聯(lián)系統(tǒng)的控制方案能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：逆變器并聯(lián) 雙環(huán)控制 下垂控制 小信號(hào)建模 虛擬阻抗
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.3 逆變技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.4 逆變器并聯(lián)控制的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.4.1 逆變器并聯(lián)技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題11-12
• 1.4.2 并聯(lián)控制方法現(xiàn)狀12-15
• 1.4.3 逆變器并聯(lián)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的單元模塊分析17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 逆變器控制技術(shù)分析17-19
• 2.2.1 PWM 逆變電路及其調(diào)制方式17-19
• 2.2.2 SPWM 波生成原理19
• 2.3 光伏逆變器主電路拓?fù)浼暗刃Ｐ?/span>19-21
• 2.3.1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 2.3.2 逆變電路的等效模型20-21
• 2.4 雙閉環(huán)控制的逆變系統(tǒng)分析21-24
• 2.4.1 電壓電流雙閉環(huán)控制的性能優(yōu)點(diǎn)21-22
• 2.4.2 電壓電流雙閉環(huán)控制原理22-23
• 2.4.3 電流內(nèi)環(huán) PI 控制23-24
• 2.4.4 電壓外環(huán) PI 控制24
• 2.5 單臺(tái)逆變器的仿真研究24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案27-42
• 3.1 引言27
• 3.2 逆變器并聯(lián)運(yùn)行的基本原理27
• 3.3 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的等效模型27-28
• 3.4 并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流分析28-33
• 3.4.1 環(huán)流產(chǎn)生原因28-29
• 3.4.2 輸出電壓差異對(duì)環(huán)流的影響29-32
• 3.4.3 連線阻抗差異對(duì)環(huán)流的影響32-33
• 3.5 基于下垂法的逆變器并聯(lián)方案33-41
• 3.5.1 傳統(tǒng)的下垂控制法基本原理33-35
• 3.5.2 改進(jìn)的下垂控制法35-36
• 3.5.3 并聯(lián)系統(tǒng)的小信號(hào)建模分析36-39
• 3.5.4 下垂系數(shù)的設(shè)計(jì)39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于虛擬阻抗的均流控制方法42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)整體控制策略42-43
• 4.3 逆變器輸出阻抗分析43-44
• 4.4 基于虛擬阻抗的均流控制44-50
• 4.4.1 虛擬阻抗法的基本原理44-46
• 4.4.2 虛擬阻抗對(duì)環(huán)流的影響46-50
• 4.5 系統(tǒng)仿真分析50-53
• 4.5.1 基本下垂法的并聯(lián)仿真50-51
• 4.5.2 加入虛擬阻抗的并聯(lián)仿真51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 無(wú)互連線光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)54-65
• 5.1 光伏逆變單元整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54
• 5.2 光伏逆變單元硬件電路設(shè)計(jì)54-59
• 5.2.1 主電路器件的選擇54-56
• 5.2.2 控制電路設(shè)計(jì)56-59
• 5.3 光伏逆變單元軟件設(shè)計(jì)59-62
• 5.3.1 采樣中斷子程序59-60
• 5.3.2 捕捉中斷和定時(shí)器比較中斷子程序60-61
• 5.3.3 保護(hù)中斷子程序61-62
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62-64
• 5.4.1 鎖相電路與驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試62-63
• 5.4.2 光伏逆變單元單機(jī)測(cè)試63
• 5.4.3 光伏逆變單元并聯(lián)測(cè)試63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-72
• 致謝72

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