單相多電平光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：多電平逆變器具有輸出電壓諧波含量低、電磁干擾小、輸出濾波器體積小等優(yōu)點(diǎn),有助于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)提高效率,減小體積,在光伏發(fā)電領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以單相多電平光伏并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,在對(duì)單相控制系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對(duì)單相三電平光伏并網(wǎng)逆變器以及一種具有共模電流抑制能力的多電平混合級(jí)聯(lián)型光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了研究。 本文首先對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的體系分類及并網(wǎng)逆變器種類進(jìn)行了介紹。針對(duì)單相并網(wǎng)控制策略,研究了幾種調(diào)節(jié)器對(duì)于雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中交流電流環(huán)的影響,其中重點(diǎn)分析了比例諧振調(diào)節(jié)器的控制效果。 隨后研究了對(duì)稱型及非對(duì)稱型單相三電平逆變器的工作方式及其結(jié)構(gòu)中三電平橋臂對(duì)于逆變器輸出、損耗等方面的影響,分析了其各自的應(yīng)用領(lǐng)域,并針對(duì)這兩種逆變器的直流側(cè)中心點(diǎn)電位平衡方式進(jìn)行了研究。 本文在傳統(tǒng)非隔離型三電平半橋光伏并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)一種多電平混合級(jí)聯(lián)型光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了研究,該結(jié)構(gòu)在降低逆變器直流輸入側(cè)電壓等級(jí)的同時(shí),可以進(jìn)一步減小輸出電壓諧波含量,從而降低了開(kāi)關(guān)頻率,減小了濾波電感體積。文中對(duì)其工作狀態(tài)及共模模型進(jìn)行了分析,并由此得出了逆變器的最佳調(diào)制方式以及一種基于該方式的直流支撐電容電壓控制策略,并根據(jù)該電路的死區(qū)效應(yīng)給出了一種死區(qū)補(bǔ)償方式。 針對(duì)單相多電平逆變器SPWM調(diào)制方式占用系統(tǒng)資源多的問(wèn)題,對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),給出了一種單載波SPWM實(shí)現(xiàn)方式,并將該方式應(yīng)用于非對(duì)稱型單相三電平逆變器及多電平混合級(jí)聯(lián)型逆變器的調(diào)制過(guò)程中。介紹了一種矢量調(diào)制方式,分析了上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 最后,搭建了單相三電平逆變器及多電平混合級(jí)聯(lián)型逆變器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文對(duì)于對(duì)稱型及非對(duì)稱型單相三電平逆變器和混合級(jí)聯(lián)型逆變器輸出特性的分析結(jié)論,以及混合級(jí)聯(lián)型逆變器直流支撐電容電壓控制策略和單載波SPWM調(diào)制方式的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 三電平 混合級(jí)聯(lián) 非隔離 單載波SPWM
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(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5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 引言11-17
• 1.1 能源危機(jī)及光伏發(fā)電技術(shù)11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望12-13
• 1.3 多電平技術(shù)發(fā)展概述13-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及單相并網(wǎng)控制策略17-29
• 2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及并網(wǎng)逆變器拓?fù)浞诸?/span>17-24
• 2.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)體系分類17-20
• 2.1.2 單級(jí)型及雙級(jí)型光伏并網(wǎng)逆變器20
• 2.1.3 隔離型及非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器20-22
• 2.1.4 單相多電平結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器22-24
• 2.2 單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制24-29
• 2.2.1 單級(jí)及雙級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器控制策略24-25
• 2.2.2 比例及比例積分調(diào)節(jié)器控制效果分析25-26
• 2.2.3 比例諧振調(diào)節(jié)器控制效果分析26-29
• 3 單相三電平光伏并網(wǎng)逆變器29-53
• 3.1 單相三電平逆變器概述29
• 3.2 單相三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)29-40
• 3.2.1 三電平橋臂拓?fù)鋵?duì)比分析29-33
• 3.2.2 對(duì)稱型單相三電平逆變器33-37
• 3.2.3 非對(duì)稱型單相三電平逆變器37-39
• 3.2.4 兩種結(jié)構(gòu)三電平逆變器對(duì)比39-40
• 3.3 單相三電平逆變器直流側(cè)中心點(diǎn)電位平衡原理40-46
• 3.3.1 對(duì)稱型逆變器直流中心點(diǎn)電位平衡方式40-42
• 3.3.2 非對(duì)稱型逆變器直流中心點(diǎn)電位平衡方式42-46
• 3.4 單相三電平逆變器仿真及波形分析46-53
• 3.4.1 單相三電平逆變器輸出特性仿真研究46-50
• 3.4.2 單相三電平逆變器直流側(cè)中心點(diǎn)電位平衡仿真50-53
• 4 多電平混合級(jí)聯(lián)型光伏并網(wǎng)逆變器53-73
• 4.1 混合級(jí)聯(lián)型逆變器工作原理53-60
• 4.1.1 工作狀態(tài)分析53-58
• 4.1.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器共模特性58-60
• 4.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器的控制60-67
• 4.2.1 混合級(jí)聯(lián)型逆變器支撐電容電壓控制策略60-64
• 4.2.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器死區(qū)補(bǔ)償方式64-66
• 4.2.3 混合級(jí)聯(lián)型逆變器總體控制策略66-67
• 4.3 混合級(jí)聯(lián)型逆變器仿真及波形分析67-73
• 4.3.1 混合級(jí)聯(lián)型逆變器輸出特性仿真研究67-69
• 4.3.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器控制策略仿真69-73
• 5 單相多電平光伏并網(wǎng)逆變器調(diào)制方法73-81
• 5.1 單載波SPWM調(diào)制73-78
• 5.1.1 單相三電平逆變器調(diào)制過(guò)程73-75
• 5.1.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器調(diào)制過(guò)程75-78
• 5.2 矢量調(diào)制78-81
• 6 單相多電平逆變器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析81-95
• 6.1 控制電路硬件及軟件設(shè)計(jì)81-88
• 6.1.1 硬件設(shè)計(jì)81-86
• 6.1.2 軟件設(shè)計(jì)86-88
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析88-95
• 6.2.1 單相三電平逆變器實(shí)驗(yàn)結(jié)果88-91
• 6.2.2 混合級(jí)聯(lián)型逆變器實(shí)驗(yàn)結(jié)果91-95
• 7 總結(jié)與展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-99
• 作者簡(jiǎn)歷99-103
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集103

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