大功率光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究

【摘要】：摘要：作為21世紀(jì)的重要代替能源之一,光伏發(fā)電因其具有資源豐富、無污染、可實(shí)現(xiàn)建筑一體化等優(yōu)點(diǎn),正得到越來越廣泛的開發(fā)應(yīng)用。但由于光伏發(fā)電是一種間歇性能源,在并網(wǎng)應(yīng)用中仍有許多技術(shù)問題亟待解決,尤其是大功率光伏并網(wǎng)系統(tǒng),對(duì)電力系統(tǒng)的影響已不可忽略。因此,本文基于單級(jí)式大功率光伏并網(wǎng)逆變器,對(duì)其控制策略進(jìn)行了分析研究,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)采用的控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。 論文首先對(duì)光伏電池進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,并基于MATLAB/Simulink搭建了單峰值及多峰值輸出特性的仿真模型,提出了一種梯度式變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法可有效解決常規(guī)擾動(dòng)給觀察法在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能間的矛盾,在上述擾動(dòng)觀察法基礎(chǔ)上加入了功率預(yù)測(cè)算法可消除擾動(dòng)觀察法存在的誤判問題。進(jìn)而,加入了全局掃描思想實(shí)現(xiàn)了對(duì)多峰值特性下的全局最大功率點(diǎn)跟蹤。最后通過仿真對(duì)上述算法進(jìn)行了驗(yàn)證。建立了三相兩電平并網(wǎng)光伏逆變器的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了基于通用矢量的坐標(biāo)變換,構(gòu)建的基于電流前饋解耦的雙閉環(huán)控制,使用LCL濾波器推導(dǎo)并使用了基于電容電流前饋的有源阻尼控制策略,并通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證。 研究了三相電網(wǎng)不平衡對(duì)并網(wǎng)光伏逆變器的影響,提出了采用并網(wǎng)電流平衡的控制策略,基于陷波器處理的正負(fù)序分離技術(shù)采用了雙電流環(huán)閉環(huán)的控制策略,并改進(jìn)常用的dq軸軟件鎖相技術(shù)使控制系統(tǒng)能穩(wěn)定鎖準(zhǔn)正序電壓的基波分量以達(dá)到穩(wěn)定鎖相的目的。通過仿真對(duì)上述控制算法進(jìn)行驗(yàn)證。 對(duì)孤島效應(yīng)發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了研究,針對(duì)并聯(lián)LCR負(fù)載,對(duì)常用的主動(dòng)防孤島策略進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上采用無功功率擾動(dòng)的防孤島檢測(cè)方法,對(duì)無功功率擾動(dòng)范圍以及擾動(dòng)周期進(jìn)行了分析并通過仿真驗(yàn)證了無功功率擾動(dòng)算法的有效性。 對(duì)并網(wǎng)逆變器的主電路相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì),并對(duì)控制系統(tǒng)的硬件配置及軟件中斷程序進(jìn)行了敘述。最后,為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的性能,根據(jù)“金太陽”CGC/GF001:2009標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求進(jìn)行測(cè)試。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 MPPT 孤島效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)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】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及意義9
• 1.2 光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究現(xiàn)狀10-19
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類10-14
• 1.3.2 光伏發(fā)電控制技術(shù)分類14-19
• 1.4 論文的主要工作19-21
• 2 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型建立及MPPT控制策略的研究21-38
• 2.1 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型建立及多峰值特性分析21-24
• 2.1.1 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型建立21-23
• 2.1.2 復(fù)雜環(huán)境下多峰值特性分析23-24
• 2.2 基于MATLAB的光伏陣列建模與仿真24-29
• 2.2.1 500kW光伏陣列建模與仿真24-27
• 2.2.2 光伏陣列多峰值特性的建模與仿真27-29
• 2.3 光伏陣列的MPPT控制策略研究29-37
• 2.3.1 常用MPPT控制策略比較29-33
• 2.3.2 變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的實(shí)現(xiàn)33-35
• 2.3.3 功率預(yù)測(cè)算法35-36
• 2.3.4 多峰值MPPT算法的實(shí)現(xiàn)36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 三相單級(jí)式光伏逆變器并網(wǎng)控制策略研究38-67
• 3.1 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型38-44
• 3.2 光伏逆變器并網(wǎng)電流常規(guī)控制策略44-50
• 3.2.1 并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)?/span>45-46
• 3.2.2 并網(wǎng)電流常規(guī)控制策略46-50
• 3.3 LCL濾波器有源阻尼控制策略50-53
• 3.4 電網(wǎng)不平衡時(shí)的并網(wǎng)電流平衡控制策略53-60
• 3.4.1 三相不平衡概述53-54
• 3.4.2 并網(wǎng)電流平衡控制策略54-57
• 3.4.3 正負(fù)序分離技術(shù)57
• 3.4.4 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)57-59
• 3.4.5 基于雙電流閉環(huán)控制的LCL有源阻尼控制策略59-60
• 3.5 三相并網(wǎng)逆變器建模及并網(wǎng)電流控制策略仿真60-66
• 3.5.1 電網(wǎng)平衡條件下的逆變器建模及并網(wǎng)電流控制策略仿真60-64
• 3.5.2 電網(wǎng)不平衡時(shí)的并網(wǎng)電流平衡控制策略建模與仿真64-66
• 3.6 本章小結(jié)66-67
• 4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的防孤島效應(yīng)檢測(cè)方法研究67-74
• 4.1 孤島效應(yīng)概述67-68
• 4.2 常用的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法68-71
• 4.2.1 被動(dòng)式檢測(cè)法69
• 4.2.2 主動(dòng)式檢測(cè)法69-71
• 4.3 基于無功功率擾動(dòng)的主動(dòng)式檢測(cè)方法研究71-73
• 4.3.1 負(fù)載品質(zhì)因數(shù)定義71-72
• 4.3.2 基于無功功率擾動(dòng)的主動(dòng)式檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)原理72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 5 500kW大功率光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和逆變器控制策略實(shí)驗(yàn)研究74-86
• 5.1 主電路硬件參數(shù)設(shè)計(jì)74-79
• 5.2 并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)79-83
• 5.2.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)79-80
• 5.2.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)80-83
• 5.3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析83-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 附錄92-93
• 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-94
• 致謝94

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基于狀態(tài)空間平均法的光伏并網(wǎng)逆變器控制建模(英文)    楊海柱;金新民;

京儀綠能光伏并網(wǎng)逆變器通過國際權(quán)威認(rèn)證    黃倩

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光伏發(fā)電若要并網(wǎng) 直流先要變成交流    姜小莉 左裔

兆伏集團(tuán)昂首光伏產(chǎn)業(yè)第一方陣    記者 姚秀峰

光伏逆變器在揚(yáng)并網(wǎng)    記者 鄒平　季煜

曹仁賢：清潔高效能源的守護(hù)者    本報(bào)記者 朱艷燕

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北京大型光伏逆變器基地奠基    記者 涂露芳

上廣電與AE聯(lián)合搶灘中國太陽能并網(wǎng)逆變器市場(chǎng)    楊娜

16家入圍關(guān)鍵設(shè)備目錄企業(yè)受益    本報(bào)記者 邢佰英

基于Z拓?fù)涞墓夥⒕W(wǎng)逆變器研究    程如岐

無變壓器結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浼翱刂蒲芯?nbsp;   馬琳

并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究    姚志壘

基于并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量與變換效率的若干關(guān)鍵技術(shù)研究    楊波

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光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究    趙杰

多重電樞混合勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究    楊勇

基于Z源網(wǎng)絡(luò)的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究    劉鴻鵬

LCL型并網(wǎng)逆變器的解耦控制與優(yōu)化設(shè)計(jì)    薛明雨

大功率光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)研究    馬亮

單相光伏并網(wǎng)逆變器的研制    施韻

光伏并網(wǎng)逆變器的研究    曹建平

兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器及其功率解耦研究    王翀

500W光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)    朱銘煉

低成本小功率光伏并網(wǎng)逆變器研究    豐瀚麟

10kW光伏并網(wǎng)逆變器的研制    劉志強(qiáng)

基于模糊控制技術(shù)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的研究    彭倬

1kVA單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的研制    孫繼健

微電網(wǎng)三相并網(wǎng)逆變器硬件研究與設(shè)計(jì)    周迪

基于間歇性雙邊無功率擾動(dòng)的三相并網(wǎng)逆變器孤島檢測(cè)研究    張俊