三電平光伏逆變器并網(wǎng)控制策略研究

【摘要】：光伏并網(wǎng)發(fā)電是利用太陽能的有效途徑之一,光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)在于并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)控制方案。本文以三電平并網(wǎng)逆變器為研究對象,在三電平空間矢量調(diào)制(SVPWM)策略的基礎(chǔ)上,采用基于電網(wǎng)電壓定向的電流閉環(huán)矢量控制策略進(jìn)行并網(wǎng)控制以及采用擾動(dòng)觀察法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制,對該并網(wǎng)控制方案進(jìn)行了MATLAB仿真,并在一臺(tái)基于DSP控制的三電平并網(wǎng)逆變器樣機(jī)上進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)與編程,進(jìn)行了開環(huán)實(shí)驗(yàn)和閉環(huán)實(shí)驗(yàn)。 首先,介紹了二極管中點(diǎn)鉗位式三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理,分析三電平空間矢量調(diào)制算法,并在分析逆變器中點(diǎn)電壓波動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,結(jié)合三電平空間矢量調(diào)制提出一種抑制中點(diǎn)電壓波動(dòng)的方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法原理簡單、易于實(shí)現(xiàn),且對中點(diǎn)電壓波動(dòng)有較好的抑制效果。 其次,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體并網(wǎng)控制方案,利用同步矢量電流比例-積分(PI)控制技術(shù),采用基于電網(wǎng)電壓定向的電流閉環(huán)矢量控制策略對本三電平光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制,并進(jìn)行了MATLAB仿真,仿真結(jié)果表明了該控制策略可使逆變器以單位功率因數(shù)運(yùn)行,且具有較好的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)性能。 然后,針對單級式系統(tǒng)對光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤控制的要求,分析并比較目前較典型的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法后,采用擾動(dòng)觀察法作對并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控控制,仿真結(jié)果表明該控制方法適合單級式三電平并網(wǎng)系統(tǒng),且效果較好。 最后,在一臺(tái)基于DSP控制的三電平逆變器樣機(jī)上進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括開環(huán)實(shí)驗(yàn)與閉環(huán)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真相符,驗(yàn)證了所提控制策略的可行性與有效性。 【關(guān)鍵詞】：三電平逆變器 空間矢量調(diào)制 中點(diǎn)電位平衡 最大功率點(diǎn)跟蹤 同步矢量電流PI控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 并網(wǎng)逆變器控制策略的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 三電平光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 三電平逆變器的原理及其空間矢量調(diào)制17-23
• 2.2.1 三電平逆變器的工作原理17-20
• 2.2.2 三電平逆變器的空間矢量調(diào)制策略20-23
• 2.3 三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的控制23-27
• 2.3.1 中點(diǎn)電位波動(dòng)的機(jī)理分析23-26
• 2.3.2 中點(diǎn)電位平衡控制策略26-27
• 2.4 最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法27-31
• 2.4.1 光伏電池的數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.4.2 MPPT控制策略29-31
• 2.5 基于電網(wǎng)電壓定向的同步矢量電流并網(wǎng)控制策略31-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的Matlab建模與仿真分析36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 系統(tǒng)的建模36-37
• 3.3 仿真結(jié)果與分析37-44
• 3.3.1 開環(huán)仿真38-39
• 3.3.2 閉環(huán)仿真39-42
• 3.3.3 加入MPPT后系統(tǒng)整體的仿真42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 并網(wǎng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)45-49
• 4.1 引言45
• 4.2 DSP資源的分配45-46
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析49-55
• 5.1 引言49
• 5.2 硬件平臺(tái)49-50
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-54
• 5.3.1 采樣電路的波形分析50-51
• 5.3.2 開環(huán)實(shí)驗(yàn)51-53
• 5.3.3 閉環(huán)實(shí)驗(yàn)53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61

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