三相光伏逆變器并網(wǎng)同期控制技術(shù)的研究

【摘要】：近年來,隨著全球經(jīng)濟迅速發(fā)展和人口數(shù)量不斷增加,能源緊缺和環(huán)境污染成為世界各國共同面臨的難題,開發(fā)和利用綠色新能源勢在必行,光伏發(fā)電作為綠色環(huán)保、清潔無污染的最優(yōu)質(zhì)替代能源將在新能源領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和控制的核心是三相光伏并網(wǎng)逆變器,如何控制并網(wǎng)逆變器將光伏陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻、同相、同幅值的三相交流電再同期并入電網(wǎng)成為研究的熱點。 本文針對三相光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng),將光伏逆變器的并網(wǎng)同期控制技術(shù)作為對象展開研究,以往國內(nèi)外大多以控制電流或電壓的形式實現(xiàn)同期并網(wǎng),但近年來隨著并網(wǎng)逆變器功率等級的提高,傳統(tǒng)的控制策略在動態(tài)性能方面略顯欠缺,因此本課題采用了一種新型的虛擬磁鏈定向的直接功率滯環(huán)控制策略,直接將逆變器輸出的瞬時有功、無功功率作為被控量進行功率的閉環(huán)控制,取得了功率的快速控制響應(yīng),引入改進的虛擬磁鏈觀測器來精確定向電網(wǎng)電壓的相位和頻率,實現(xiàn)了逆變器單位功率因數(shù)同期并網(wǎng)運行。針對孤島保護問題,研究了基于Sandia-頻移的反孤島策略,并給出了基于S-函數(shù)的Sandia-頻移法仿真模型,驗證其具檢測孤島速度快,控制思想簡單,NDZ小等優(yōu)點。以TMS320F2407為控制核心,搭建了系統(tǒng)的仿真模型和15kW實驗樣機,通過靜態(tài)以及動態(tài)的仿真實驗,驗證了虛擬磁鏈定向的跟蹤效果以及直接功率滯環(huán)控制的快速性。 本課題設(shè)計的三相光伏逆變器并網(wǎng)同期控制系統(tǒng)實現(xiàn)了高動態(tài)性能解耦的有功、無功控制,且定向精確、控制結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好,具有很高的可靠性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 三相并網(wǎng)逆變器 同期控制 虛擬磁鏈 直接功率控制
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 課題研究的背景及意義14-15
• 1.2 光伏逆變器并網(wǎng)同期控制技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 并網(wǎng)同期控制策略概述17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 2 三相光伏逆變器并網(wǎng)同期控制原理20-28
• 2.1 并網(wǎng)同期控制原理和技術(shù)要求20-23
• 2.1.1 控制原理20-21
• 2.1.2 并網(wǎng)技術(shù)要求21-23
• 2.2 并網(wǎng)同期控制策略23-26
• 2.2.1 常規(guī)的同期控制策略23-25
• 2.2.2 虛擬磁鏈定向的直接功率控制策略25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-28
• 3 逆變器的并網(wǎng)同期控制28-42
• 3.1 逆變器并網(wǎng)同期控制策略28-40
• 3.1.1 瞬時功率的定義28-30
• 3.1.2 虛擬磁鏈觀測器30-35
• 3.1.3 功率滯環(huán)比較器35-36
• 3.1.4 SVPWM控制算法36-38
• 3.1.5 控制開關(guān)表38-40
• 3.2 逆變器同期并網(wǎng)總體控制方案40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 4 并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島保護42-52
• 4.1 孤島效應(yīng)的機理42-43
• 4.2 反孤島策略43-46
• 4.2.1 反孤島策略分析44
• 4.2.2 基于Sandia頻移的反孤島策略44-46
• 4.3 基于S-函數(shù)反孤島策略的仿真46-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 5 并網(wǎng)同期控制系統(tǒng)的設(shè)計52-62
• 5.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)52-53
• 5.2 主電路設(shè)計53-57
• 5.2.1 Boost升壓電路53-55
• 5.2.2 IPM模塊的選型55-56
• 5.2.3 網(wǎng)側(cè)濾波電感設(shè)計56-57
• 5.3 檢測電路設(shè)計57-58
• 5.3.1 直流電壓采樣電路57
• 5.3.2 交流電流采樣電路57-58
• 5.4 DSP控制電路設(shè)計58-60
• 5.4.1 DSP輔助電源電路58-59
• 5.4.2 IGBT驅(qū)動電路59
• 5.4.3 過流保護電路59-60
• 5.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計60-61
• 5.6 本章小結(jié)61-62
• 6 系統(tǒng)仿真和實驗調(diào)試62-72
• 6.1 并網(wǎng)同期控制系統(tǒng)的仿真62-67
• 6.1.1 系統(tǒng)仿真62-64
• 6.1.2 結(jié)果分析64-67
• 6.2 15kW并網(wǎng)逆變器的實驗調(diào)試67-71
• 6.2.1 同期并網(wǎng)運行試驗67-69
• 6.2.2 實驗波形分析69-71
• 6.3 本章小結(jié)71-72
• 7 總結(jié)與展望72-74
• 7.1 總結(jié)72-73
• 7.2 展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果80

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