单相光伏并网逆变器的控制方法研究

【摘要】：太阳能以其资源储量和绿色可持续利用的优势成为了新能源应用领域中的焦点。光伏并网发电技术作为太阳能应用研究的热点,是解决当前能源与环境问题的有效途径之一。本文针对光伏并网逆变器控制方法展开研究,主要内容如下:为更好发挥并网逆变器具有针对性地控制,结合光伏并网系统的运行状态,将并网逆变器的运行划分为四种模式:最大功率输出模式、频率-有功模式、电压-无功模式和有功-无功模式。基于单相全桥两级结构的逆变器,详细分析各种模式的应用特点,分别给出相应的控制方法。前级采用扰动观察法,以解决最大功率的输出问题。采用有功-无功解耦控制方法,使逆变器有功功率、无功功率的独立控制,实现逆变器输出有功、无功的恒定输出功能。仿真验证了逆变器运行模式控制方法的正确性。分析逆变器四种运行模式及电网的运行工况,给出模式间的转换条件及切换方法。针对运行模式间切换过程中存在的光伏并网系统对电网产生冲击的问题,结合下垂特性的原理、模式间的参数匹配及模式特点,引入模式切换前的对应控制量作为前馈,改变下垂系数,实现模式间的平滑切换,消除了系统产生的冲击,提高了系统的相应速度。仿真验证了模式间切换控制的有效性。根据实际单相光伏并网逆变器实验平台,对本文给出的逆变器运行模式及模式切换控制方法进行了软件编程,实现了本文的模式切换及控制方法。 【关键词】：单相光伏并网逆变器 运行模式 模式切换 下垂特性 平滑切换
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 光伏发电的背景及意义9-10
• 1.2 光伏并网逆变技术发展现状10-11
• 1.3 逆变器的主要控制方法11-12
• 1.3.1 直接电流控制技术11-12
• 1.3.2 逆变器运行模式及模式切换技术12
• 1.4 光伏发电系统分类及拓扑结构12-14
• 1.4.1 光伏发电系统分类12-13
• 1.4.2 光伏并网逆变器拓扑结构13-14
• 1.5 本文主要的研究工作14-15
• 2 逆变器整体结构分析15-25
• 2.1 光伏电池输出分析15-19
• 2.1.1 太阳能光伏电池的工作特性15-17
• 2.1.2 光伏电池的最大功率点17-19
• 2.2 前级DC-DC变换环节分析19-23
• 2.2.1 前级DC-DC变换结构分析19-21
• 2.2.2 前级最大功率点跟踪控制分析21-23
• 2.3 后级DC-DC逆变结构分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 光伏并网逆变器运行模式及模式判据25-44
• 3.1 逆变器运行模式25-35
• 3.1.1 最大功率输出模式25-29
• 3.1.2 频率-有功模式29-31
• 3.1.3 电压-无功模式31-33
• 3.1.4 有功-无功模式33-35
• 3.2 逆变器运行模式判定条件35-39
• 3.2.1 光照强度判定条件35-36
• 3.2.2 电网电压判定条件36-37
• 3.2.3 电网频率判定条件37-38
• 3.2.4 逆变器模式判据38-39
• 3.3 基于下垂特性的模式切换方法39-43
• 3.3.1 下垂特性分析39-41
• 3.3.2 变下垂系数模式切换方法41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 单相光伏并网逆变器模式切换仿真44-62
• 4.1 逆变器运行模式仿真44-56
• 4.1.1 最大输出功率模式仿真44-46
• 4.1.2 频率-有功模式仿真46-49
• 4.1.3 电压-无功模式仿真49-51
• 4.1.4 有功-无功模式仿真51-56
• 4.2 不同运行模式间的切换56-61
• 4.2.1 频率变化的模式切换仿真56-58
• 4.2.2 电压变化的模式切换仿真58-60
• 4.2.3 光照强度影响的模式切换及仿真60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 5 单相光伏并网逆变器的软件设计及实验数据分析62-76
• 5.1 总体硬件结构62-63
• 5.2 模式切换控制策略的软件设计63-74
• 5.2.1 控制单元的主体控制程序63-64
• 5.2.2 控制模式识别子程序64
• 5.2.3 各运行模式子程序64-67
• 5.2.4 MPPT控制及Boost控制子程序67-68
• 5.2.5 SVPWM调制实现及子程序68-74
• 5.3 实验结果分析74-75
• 5.3.1 交流侧电压/电流检测74-75
• 5.3.3 并网实验结果75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 结论76-77
• 参考文献77-79
• 致谢79

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