三电平光伏并网逆变器控制策略的研究

【摘要】：随着能源危机问题加剧,人类在开发可持续发展能源的需求上日益剧增,利用太阳能获取电能越来越成为全球关注焦点,并且利用太阳能获取电能是人们利用太阳能最有效的方式,所以研究光伏并网发电技术显得尤为重要。本文采用二极管中点箝位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,深入研究太阳能发电的核心技术,并进行实验仿真。本文主要研究的并网结构是两级式并网系统,所以在控制策略上分为前级和后级两方面的控制,在前级主要是针对最大功率点跟踪算法进行研究,在后级主要是对并网侧电流电压同相位输出控制策略的研究。本文研究了NPC三电平逆变器主要组成部分和运行机理,详细剖析了电压空间矢量产生驱动信号的过程,利用改变正负小矢量作用时间的滞环控制方法解决了中点电位不平衡的问题。深入研究并构建了三电平逆变器的数学模型,为后级并网侧控制策略的方案提供了理论依据,基于此模型,系统采用了电流闭环的矢量控制技术对系统进行了并网的仿真,仿真实验表明该控制策略具有较好的稳态性能与动态性能。对前级光伏器件最大功率点跟踪的控制,首先分析了应用广泛的扰动观察法的工作过程,针对其会使系统在最大功率点附近发生振荡,提出了一种复合智能控制算法,Matlab仿真证实了该控制算法的效果较好。然后对并网发电系统进行了人机交互监控界面设计,实现了设备与上位机的实时通讯。最后,设计了硬件电路和控制电路,在该硬件平台上对本文的所提出的算法进行实验,验证了所提控制策略的可行性。 【关键词】：三电平逆变器 空间矢量调制 最大功率点跟踪 人机交互
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 光伏发电的研究现状9-11
• 1.2.1 光伏逆变器国的内外研究现状9
• 1.2.2 逆变器并网控制策略的研究现状9-10
• 1.2.3 最大功率点跟踪的研究现状10-11
• 1.3 主要研究内容11-12
• 第2章 三电平逆变器的数学建模12-23
• 2.1 NPC三电平逆变器的工作原理分析12-13
• 2.2 NPC三电平逆变器SVPWM的控制原理13-17
• 2.2.1 参考电压及其工作扇行区的确定14
• 2.2.2 小区间判定及矢量作用时间确定14-17
• 2.2.3 矢量作用顺序的确定17
• 2.3 中点电压平衡控制17-19
• 2.3.1 中点电压不平衡的危害17-18
• 2.3.2 中点电压不平衡的抑制18-19
• 2.4 三电平光伏并网逆变器的数学模型19-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 光伏并网发电系统控制策略的研究23-37
• 3.1 最大功率点跟踪的控制策略23-30
• 3.1.1 MPPT工作原理的分析23-24
• 3.1.2 扰动观察法24-26
• 3.1.3 基于智能算法的MPPT复合控制26-30
• 3.2 基于电流闭环矢量的控制策略30-32
• 3.3 光伏并网系统的Matlab建模与仿真分析32-36
• 3.3.1 基于复合智能控制的MPPT控制策略仿真32-33
• 3.3.2 基于SVPWM的并网控制策略仿真33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 主电路硬件与软件的设计37-45
• 4.1 主电路的硬件设计37-40
• 4.1.1 功率开关管的选取37-38
• 4.1.2 输入侧电容的选取38
• 4.1.3 LC滤波电路的设计38-40
• 4.2 基于DSP的软件实现40-41
• 4.3 光伏并网系统人机交互的设计41-43
• 4.3.1 触摸屏主界面设计42-43
• 4.3.2 Modbus通讯协议43
• 4.4 本章小结43-45
• 第5章 实验结果与分析45-49
• 5.1 开环实验45-46
• 5.2 闭环实验46-48
• 5.3 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-55
• 致谢55

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