建筑集成光伏系統(tǒng)的有源功率解耦方法研究

【摘要】：建筑集成光伏系統(tǒng)作為交流電網(wǎng)的輔助單元，能提高光伏系統(tǒng)的能效，并改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在光伏組件向交流電網(wǎng)傳遞能量的過(guò)程中，紋波功率的解耦是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。無(wú)源功率解耦方案需要采用較大容值的電解電容等器件，影響系統(tǒng)的可靠性。有源解耦方案采用開(kāi)關(guān)器件與少量的電容以及電感來(lái)實(shí)現(xiàn)紋波功率的抑制，此類方案可減少電容的使用量，在體積成本以及可靠性方面具有優(yōu)勢(shì)。 本文首先依據(jù)元件復(fù)用型三端口變換器的組成思路，在功率傳輸基本單元的基礎(chǔ)上推演出了一系列可用于功率解耦的交直流三端口變換拓?fù)洹？紤]各種光伏系統(tǒng)中逆變器的差異性，與之相適應(yīng)的解耦方案也不同：小功率光伏逆變器的體積成本的要求高，四開(kāi)關(guān)管型三端口變換拓?fù)溥m合于此應(yīng)用場(chǎng)合；大功率光伏逆變器中，可靠性、通用性是主要考慮的因素，基于直流有源濾波器（DC APF）的功率解耦方案較為適合；源串聯(lián)Y型交直流三端口變換器中功率解耦單元的電壓低，適合應(yīng)用于光儲(chǔ)混合系統(tǒng)中。 本文提出了一種針對(duì)小功率應(yīng)用的四開(kāi)關(guān)管型三端口變換拓?fù)涞碾p電感電流環(huán)的控制策略。解耦電容的電壓帶有直流偏置，其電壓、電流的諧波含量豐富，功率控制較為復(fù)雜。分析拓?fù)涞南到y(tǒng)框圖表明：選擇單個(gè)占空比和占空比之差可獨(dú)立控制兩個(gè)端口的功率。雙電感電流混合控制策略中，控制器容易設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。在方案中引入多次諧波補(bǔ)償，可達(dá)到更好的功率解耦效果。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的方案的可行性。 為了利用源串聯(lián)Y型交直流三端口變換器作為光儲(chǔ)混合系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)裝置，本文提出了一種交直流端口直接電流控制策略。雙電感電流控制方案雖然簡(jiǎn)單實(shí)用，但直流端口功率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能不理想。直接對(duì)交直流端口進(jìn)行功率控制，動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能更為優(yōu)越；同時(shí)，該方案不需要額外的功率計(jì)算單元，容易實(shí)現(xiàn)。合理地選擇控制變量使得控制器設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析及控制方案的正確性。 最后，本文采用了一種基于虛擬電容的控制技術(shù)，以改善DCAPF的動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能?；贒CAPF的功率解耦方案具有較好的通用性和可靠性，適用于大功率光伏系統(tǒng)。為了減少DC APF中的電容使用量，DC APF的動(dòng)態(tài)特性是一項(xiàng)重要的優(yōu)化指標(biāo)。在基于虛擬電容的控制方案中，通過(guò)在反饋回路中引入一個(gè)積分環(huán)節(jié)，省去了低次諧波的提取過(guò)程。該控制方案可兼顧DCAPF的動(dòng)穩(wěn)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的可靠性。相關(guān)的仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證了所采用的控制方案具有更好的動(dòng)穩(wěn)態(tài)特性。 【關(guān)鍵詞】：直流微網(wǎng) 建筑集成光伏系統(tǒng) 有源功率解耦 三端口變換器 逆變器 低頻紋波抑制
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 選題背景和研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-23
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容23-24
• 2 交直流三端口變換拓?fù)湟约皯?yīng)用場(chǎng)合分析24-45
• 2.1 元件復(fù)用型三端口變換器的組成原理介紹24-28
• 2.2 交直流三端口變換拓?fù)涞耐蒲?/span>28-39
• 2.3 應(yīng)用場(chǎng)合分析39-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 3 小功率光伏逆變器的有源功率解耦方法45-59
• 3.1 四開(kāi)關(guān)管型交直流三端口變換器45-51
• 3.2 控制技術(shù)與參數(shù)設(shè)計(jì)51-54
• 3.3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 4 光儲(chǔ)混合系統(tǒng)的功率解耦控制技術(shù)59-71
• 4.1 源串聯(lián) Y 型交直流三端口變換器59-64
• 4.2 調(diào)制技術(shù)與控制技術(shù)64-67
• 4.3 仿真結(jié)果67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 大功率光伏逆變器的有源功率解耦方法71-86
• 5.1 DCAPF 中電容使用量及應(yīng)力的分析71-75
• 5.2 基于虛擬電容的 DCAPF 控制技術(shù)75-82
• 5.3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 6 全文總結(jié)與展望86-89
• 6.1 全文總結(jié)86-87
• 6.2 未來(lái)研究展望87-89
• 致謝89-90
• 主要參考文獻(xiàn)90-97
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄97-98
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目98

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