MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：大規(guī)模光伏電站是當(dāng)前國(guó)內(nèi)最主要的新能源發(fā)電形式。MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器因其在高效率、高功率等級(jí)、高可靠性等方面的優(yōu)勢(shì),也將成為業(yè)界發(fā)展的重要方向。因此,本文圍繞MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器展開(kāi)研究,主要完成了MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)與光伏并網(wǎng)逆變器低電壓穿越技術(shù)的研究,并通過(guò)搭建系統(tǒng)仿真模型與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)樣機(jī)整體設(shè)計(jì)與性能進(jìn)行了驗(yàn)證。 首先,功率組件設(shè)計(jì)是MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)分布電感影響。為了便于組裝與維護(hù),本文功率組件采用模塊化設(shè)計(jì),主要完成了直流支撐電容選擇、吸收電路設(shè)計(jì)、組件并聯(lián)均流電路設(shè)計(jì)和水冷散熱設(shè)計(jì)等。并結(jié)合仿真、組件測(cè)試與整機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了組件設(shè)計(jì)的合理性與可靠性。 其次,分析研究了MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略并完成LCL濾波電路的設(shè)計(jì)。建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,確立了基于網(wǎng)壓定向的雙閉環(huán)控制策略。在此基礎(chǔ)上,完成了LCL濾波電路的參數(shù)計(jì)算。并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)控制策略的穩(wěn)定性和LCL濾波電路設(shè)計(jì)的正確性。 第三,針對(duì)光伏系統(tǒng)共模漏電流問(wèn)題,設(shè)計(jì)了共模抑制濾波電路。分析和研究了系統(tǒng)共模漏電流的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素。在此基礎(chǔ)上,研究了改進(jìn)SVPWM調(diào)制策略與共模抑制濾波電路對(duì)共模漏電流抑制原理。從系統(tǒng)角度出發(fā),確定了外加共模濾波電路抑制du/dt和漏電流的方法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。 第四,對(duì)電網(wǎng)電壓對(duì)稱(chēng)跌落與不對(duì)稱(chēng)跌落情況下光伏發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越控制策略進(jìn)行了分析和研究。根據(jù)國(guó)網(wǎng)對(duì)光伏低電壓穿越的最新規(guī)定,分析了網(wǎng)壓對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償策略；討論研究了網(wǎng)壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)電壓和電流的正負(fù)序分離方法以及控制目標(biāo)。并對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器在對(duì)稱(chēng)與不對(duì)稱(chēng)電網(wǎng)電壓跌落情況下的控制策略進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后在樣機(jī)的基礎(chǔ)上,通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成并網(wǎng)電流總諧波THD、功率因數(shù)、系統(tǒng)效率、器件溫升、低電壓穿越能力等的測(cè)試,綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 功率組件 空間矢量脈寬調(diào)制 共模漏電流 低電壓穿越
【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(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-24
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)13-16
• 1.2.1 國(guó)際光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景15-16
• 1.3 光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)16-17
• 1.4 MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)概述17-19
• 1.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越綜述19-21
• 1.5.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越綜述19-20
• 1.5.2 光伏發(fā)電LVRT技術(shù)要求20-21
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容21-24
• 2 功率組件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)24-42
• 2.1 器件損耗計(jì)算24-28
• 2.2 直流支撐電容設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.1 直流電容紋波電流分析28
• 2.2.2 容值計(jì)算28-29
• 2.3 吸收回路設(shè)計(jì)29-30
• 2.4 組件并聯(lián)均流回路設(shè)計(jì)30-32
• 2.4.1 并聯(lián)環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理分析30-31
• 2.4.2 均流電感計(jì)算31-32
• 2.5 功率組件的實(shí)現(xiàn)32-33
• 2.5.1 功率組件原理圖32-33
• 2.5.2 組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33
• 2.6 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證33-42
• 2.6.1 直流側(cè)電容仿真分析33-35
• 2.6.2 組件測(cè)試35-38
• 2.6.3 整機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析38-42
• 3 系統(tǒng)控制算法分析與LCL濾波電路設(shè)計(jì)42-66
• 3.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析42-47
• 3.1.1 三相電壓型PWM并網(wǎng)逆變器簡(jiǎn)介42
• 3.1.2 三相電壓型PWM并網(wǎng)逆變器工作原理42-43
• 3.1.3 三相靜止坐標(biāo)系下系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析43-45
• 3.1.4 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析45-47
• 3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略研究47-49
• 3.2.1 三相電壓型PWM并網(wǎng)逆變器控制策略概述47-48
• 3.2.2 電網(wǎng)電壓定向的控制策略分析48-49
• 3.3 SVPWM調(diào)制算法分析49-52
• 3.3.1 SVPWM基本原理分析49-51
• 3.3.2 SVPWM算法實(shí)現(xiàn)51-52
• 3.4 三相并網(wǎng)逆變器輸出濾波電路對(duì)比分析52-53
• 3.5 LCL濾波電路參數(shù)設(shè)計(jì)53-59
• 3.5.1 濾波電容設(shè)計(jì)53-54
• 3.5.2 網(wǎng)側(cè)濾波電感設(shè)計(jì)54-55
• 3.5.3 逆變器側(cè)濾波電感設(shè)計(jì)55-58
• 3.5.4 LCL濾波電路參數(shù)約束58-59
• 3.6 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-66
• 3.6.1 仿真驗(yàn)證59-62
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-66
• 4 光伏發(fā)電系統(tǒng)共模漏電流分析66-76
• 4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)共模電壓分析66-69
• 4.2 改進(jìn)SVPWM調(diào)制策略研究69-71
• 4.3 共模抑制濾波電路設(shè)計(jì)71-72
• 4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-76
• 5 低電壓穿越技術(shù)研究76-100
• 5.1 正負(fù)序分量分離76-82
• 5.1.1 陷波器法76-78
• 5.1.2 T/4延時(shí)計(jì)算法78-79
• 5.1.3 PLL低通濾波算法79-81
• 5.1.4 仿真驗(yàn)證81-82
• 5.2 網(wǎng)壓對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)系統(tǒng)控制策略分析82-83
• 5.3 網(wǎng)壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)系統(tǒng)控制策略研究83-90
• 5.3.1 對(duì)稱(chēng)分量法83-84
• 5.3.2 網(wǎng)壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)逆變器d-q坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型84-88
• 5.3.3 抑制直流電壓脈動(dòng)控制算法88-89
• 5.3.4 抑制網(wǎng)側(cè)電流負(fù)序分量控制算法89-90
• 5.4 仿真驗(yàn)證90-96
• 5.4.1 電網(wǎng)電壓對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)仿真研究91-92
• 5.4.2 電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)仿真研究92-96
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證96-100
• 5.5.1 網(wǎng)壓對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)低電壓穿越實(shí)驗(yàn)97
• 5.5.2 網(wǎng)壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)采用傳統(tǒng)控制策略實(shí)驗(yàn)97-98
• 5.5.3 網(wǎng)壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)低電壓穿越實(shí)驗(yàn)98-100
• 6 結(jié)論100-102
• 參考文獻(xiàn)102-106
• 附錄A106-108
• 作者簡(jiǎn)歷108-112
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集112

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四象限級(jí)聯(lián)型多電平高壓大功率逆變器控制系統(tǒng)研究    劉子建

廣域電磁測(cè)深儀關(guān)鍵技術(shù)研究    蔣奇云

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基于微分幾何理論電力電子變換器非線(xiàn)性復(fù)合控制研究    樂(lè)江源

大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群聯(lián)網(wǎng)的源網(wǎng)協(xié)調(diào)性研究    崔楊

大功率三電平變頻器功率器件損耗研究    景巍

兆瓦級(jí)雙饋式三電平風(fēng)電變流器關(guān)鍵技術(shù)研究    李淵

礦井局部扇風(fēng)機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究    張豐敏

基于DSP的全數(shù)字永磁同步電機(jī)伺服控制器的研究    郭軼祎

風(fēng)電機(jī)組變槳距實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)字物理混合設(shè)計(jì)及仿真    楊先有

基于三相PWM整流器的蓄電池充放電裝置研究    榮智林

三相電壓型PWM變換器的控制策略研究    鄧志奇

中功率電性源電磁發(fā)射機(jī)的硬件研制    吳凱

并網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性與軸系扭轉(zhuǎn)特性的研究    王鵬敏

礦用大功率變頻控制系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)研究    程熠彪

隔爆水冷變頻器熱交換及溫差控制機(jī)理研究    吳懷亮

10kW光伏并網(wǎng)逆變器的研制    劉志強(qiáng)

國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的新進(jìn)展    昌金銘;

小功率單相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流的比例諧振控制    馬琳;金新民;唐芬;梁京哲;

減小異步電機(jī)共模電壓的SVPWM控制方法的分析    竇汝振;

高壓變頻器散熱與通風(fēng)的設(shè)計(jì)    續(xù)明進(jìn);張皓;董武;

一種快速I(mǎi)GBT損耗計(jì)算方法    張明元;沈建清;李衛(wèi)超;耿士廣;童正軍;

燃料電池混合發(fā)電技術(shù)    逯紅梅;秦朝葵;

PWM整流器的控制器工程化設(shè)計(jì)方法    熊健,張凱,陳堅(jiān)

抑制共模電磁干擾的并聯(lián)有源補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)    章勇高;高彥麗;張凱;

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變速恒頻風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究    卞松江

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究    劉其輝

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁電源研究    趙仁德

變速恒頻交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    鄒旭東

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)特殊運(yùn)行工況下勵(lì)磁控制策略的研究    向大為

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雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制    楊淑英

交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁電源的控制策略研究    姚駿

直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全功率并網(wǎng)變流技術(shù)的研究    陳瑤

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究    郭家虎

電壓型PWM整流器（VSR）不平衡控制策略研究    季建強(qiáng)

分布電源聯(lián)網(wǎng)接口逆變電路控制技術(shù)的研究    王燕

不對(duì)稱(chēng)電網(wǎng)故障下PWM整流器的控制策略的研究    何鳴明

基于直接功率控制的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器研究    蘇曉東

直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)研究    肖磊

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究    楊巍

《陽(yáng)光能源》話(huà)你知 中國(guó)光伏想有一個(gè)家!    陳昆泉;

光伏產(chǎn)業(yè):跨過(guò)寒冬是春天    胡興軍;

冠日 品質(zhì)成就品牌    小宣;

首屆蘇州光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨阿特斯太陽(yáng)能電池片廠落成投產(chǎn)慶典在蘇州隆重舉行    周楠;

國(guó)際規(guī)則協(xié)助中國(guó)光伏企業(yè)開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)    

光伏工程都被誰(shuí)搶走了    

光伏產(chǎn)業(yè)大有可為    李梓森;

透過(guò)常州會(huì)議看國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展    

光伏產(chǎn)業(yè)大幅擴(kuò)張 并網(wǎng)發(fā)電亟待政策推動(dòng)    王蔚;

光伏產(chǎn)業(yè)新動(dòng)力：高純冶金級(jí)硅太陽(yáng)電池產(chǎn)品投入市場(chǎng)——CSI阿特斯宣布UMG組件e-Modules正式下線(xiàn)    袁麟;

由信息預(yù)測(cè)方法可推斷2011年是全球發(fā)生Mw≥9.0級(jí)巨大地震的年份    耿慶國(guó);

MW級(jí)風(fēng)力機(jī)變槳系統(tǒng)擾動(dòng)力的仿真研究    邱少軍;蔣仕龍;樓云江;李文博;劉超川;胡旭光;

MW級(jí)中性束注入器低溫真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    謝遠(yuǎn)來(lái);胡純棟;NBI組;

MW級(jí)中性束注入器低溫真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    胡純棟;謝遠(yuǎn)來(lái);NBI組;

基于葉素理論MW級(jí)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)建模研究    高明;吳志強(qiáng);

20 MW水冷磁體水冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)    唐佳麗;歐陽(yáng)崢嶸;劉程華;張曉東;

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑    許愿;孫乃松;王建斌;

專(zhuān)用酚醛樹(shù)脂特性及對(duì)摩擦材料性能的影響    趙持中;

太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展催化我國(guó)鋼絲深加工技術(shù)的提升    李國(guó)府;吳文晨;宋仁伯;袁康;

光伏玻璃中鐵及其他著色金屬離子的控制和管理    付玉生;張健;

光伏：2012年產(chǎn)值有望達(dá)到500億    劉輝張民強(qiáng) 記者 趙曉強(qiáng)

測(cè)繪助推江西新余光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    李葉青　胡婷然

太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)盛事將在上海舉辦    朱培

節(jié)能減排促我省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    記者 蘆瑞

新余搶占光伏產(chǎn)業(yè)世界制高點(diǎn)    記者 徐國(guó)平

世界光伏產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展概況    

國(guó)產(chǎn)裝備托起光伏產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 左丹

我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)    王長(zhǎng)貴

光伏產(chǎn)業(yè)洗牌“過(guò)冬”    本報(bào)記者 陳瑋英

中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)亟待走出掙小錢(qián)窘境    記者 胡亮

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件振動(dòng)分析與故障診斷方法研究    曲弋

MW級(jí)異步電機(jī)雙三電平變頻系統(tǒng)研究    韓耀飛

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)及決策研究    朱震宇

太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈垂直一體化構(gòu)建研究    耿亞新

光伏產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力研究    陳曉燕

中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)研究    戚汝慶

中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)政策效應(yīng)研究    袁見(jiàn)

戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建整合研究    袁艷平

建筑并網(wǎng)光伏系統(tǒng)生命周期環(huán)境影響研究    梁佳

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器的研究    王言邦

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)    何章濤

MW級(jí)變速恒頻風(fēng)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制技術(shù)研究    黃帥

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析    呂向飛

我國(guó)光伏科技及產(chǎn)業(yè)最優(yōu)投資體系研究    汪瑜佩

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片流固耦合場(chǎng)強(qiáng)度分析    潘旭

政策工具視角的中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)政策文本內(nèi)容分析    趙麗莉

MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸等溫淬火球墨鑄鐵材料的研究    沈鵬

耀皮公司光伏玻璃產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略研究    張旭

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與改進(jìn)    張崢