用于光伏并网发电系统的级联准Z源逆变器研究

【摘要】：摘要：由传统化石能源发电带来的能源危机和环境污染问题迫在眉睫,可再生能源发电的出现缓和了人类的燃眉之急,其中最具发展潜力的光伏发电备受关注,而逆变器作为整个光伏系统的核心部件一直是学术界研究的焦点。针对光伏并网发电系统中光伏电池利用率低、并网电流谐波含量高等问题,改进逆变器拓扑是行之有效的解决办法。在已有的逆变器拓扑中,级联准Z源逆变器拓扑具有优越的性能,它结合了级联多电平输出和准Z源直通升压的优点,能提高光伏并网系统的发电效率和并网电能的质量。 论文以级联准Z源逆变器为研究对象,并将其应用于光伏并网发电系统,在分析了基于级联准Z源逆变器的光伏并网发电系统的结构以及工作机理后,根据电路结构以及控制目标提出了适用于该系统的主从控制策略。为实现系统的可靠稳定高效运行,整个控制系统采用了多个闭环控制,包括光伏电池电压输入环、直流母线电压环和并网电流环,分别实现光伏电池板的最大功率点跟踪、各级联单元母线电压的均衡和单位功率因素并网,且在分析了各个闭环控制原理的基础上对各控制环的调节器参数进行了设计。另外,对载波移相调制(C PS-SPWM)方法进行了改进,提出了针对于级联准Z源逆变器拓扑的改进型载波移相调制,使得逆变器输出多电平波形从而提高并网电能质量。 论文在MATLAB/SIMUlink环境下搭建了基于级联准Z源逆变器的光伏并网发电系统仿真模型,并对不同仿真条件下的仿真结果进行对比分析,结果证明了论文的理论分析以及所提控制策略的正确性与有效性。图86幅,表5个,参考文献68篇。 【关键词】：准Z源逆变器 级联多电平 光伏并网发电系统 载波移相调制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 光伏发电系统国内外研究现状11-13
• 1.2.2 光伏并网逆变器国内外研究现状13-16
• 1.3 论文主要工作及章节安排16-17
• 2 级联准Z源逆变器分析17-36
• 2.1 准Z源逆变器17-30
• 2.1.1 工作原理17-20
• 2.1.2 准Z源阻抗网络的建模及分析20-26
• 2.1.3 准Z源逆变器的控制26-30
• 2.2 级联多电平技术30-33
• 2.2.1 级联多电平逆变器的控制方法30-31
• 2.2.2 载波移相调制(CPS-SPWM)31-33
• 2.3 基于级联准Z源逆变器的光伏并网发电系统33-35
• 2.3.1 级联准Z源逆变器光伏发电系统结构33-34
• 2.3.2 工作机理分析34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 基于级联准Z源逆变器的光伏发电系统控制研究36-52
• 3.1 系统整体控制策略分析36-37
• 3.2 直流侧控制研究37-46
• 3.2.1 MPPT控制算法37-39
• 3.2.2 光伏电池电压控制39-44
• 3.2.3 直流母线电压控制44-46
• 3.3 交流侧控制研究46-51
• 3.3.1 并网电流控制46-50
• 3.3.2 调制策略50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 基于级联准Z源逆变器光伏发电系统的仿真实验52-65
• 4.1 基于级联准Z源逆变器的光伏发电系统仿真分析52-58
• 4.1.1 整体仿真模型52
• 4.1.2 光伏电池板仿真模型52-54
• 4.1.3 MPPT仿真模型54-55
• 4.1.4 准Z源逆变器仿真模型55-57
• 4.1.5 控制模块仿真模型57-58
• 4.2 仿真结果分析58-64
• 4.2.1 相同输入条件下仿真结果分析58-61
• 4.2.2 输入变化条件下仿真结果分析61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 结论65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-72
• 攻读学位期间主要的研究成果72-73
• 致谢73

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