大功率并网型光伏逆变器控制策略的研究

【摘要】：光伏发电作为最具发展前景的可再生能源之一受到世界各国越来越多的关注和重视。并网型光伏逆变器是连接光伏阵列与电网之间的纽带,是光伏并网发电系统的核心部件,其性能的好坏是决定整个系统能否安全、稳定、可靠、高效运行的关键。本文针对单级式并网型光伏逆变器在理想电网条件下和不同电网故障条件下的控制技术进行了深入的研究。 1.在详细推导了光伏阵列的数学模型和搭建了光伏阵列电磁暂态模型的基础上分析了光伏阵列的输出特性以及外部环境变化对其影响,理论推导出光伏系统MPPT控制的实质,在总结常用MPPT方法的优缺点的基础上得出了改进后的扰动观测法,仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性。 2.建立了单级式并网型光伏逆变器的数学模型,在此基础上设计了在理想电网条件下并网型光伏逆变器的控制策略和孤岛检测策略,仿真结果和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性。 3.结合对称分量法和瞬时无功功率理论,对不同电网故障条件下并网型光伏逆变器的动态特性进行了详细的理论分析和仿真验证,指出电网发生对称故障时,光伏阵列的工作状态由光伏逆变器的功率送出能力决定,电网发生不对称故障时,常规控制策略中对输出电流的限制并不能限制每相电流。负序电流分量的存在会造成直流侧电压和直流功率的二倍频波动,而这种波动不会干扰MPPT控制,逆变器输出电流中的三次谐波是由传统PI控制器不能对交流量实现无静差跟踪引起的,与直流侧电压波动无关。 4.针对并网型光伏逆变器的LVRT技术进行了研究。指出电网发生对称故障时,可以通过限制逆变器输出电流来实现对称故障的LVRT,电网发生对称故障时,可以采用正负序双电流闭环控制策略来抑制负序电流分量再结合限制逆变器输出电流来实现不对称故障时的LVRT。仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。 【关键词】：并网型光伏逆变器 MPPT 动态特性 LVRT
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 光伏并网技术的研究现状11-12
• 1.3 光伏低电压穿越技术12-13
• 1.4 本课题的主要研究内容13-15
• 第2章 光伏阵列与MPPT控制15-26
• 2.1 光伏阵列15-20
• 2.1.1 光伏阵列数学模型15-18
• 2.1.2 光伏阵列建模和特性分析18-20
• 2.2 MPPT控制20-25
• 2.2.1 MPPT控制的实质21-22
• 2.2.2 常用MPPT方法22
• 2.2.3 MPPT控制算法改进22-23
• 2.2.4 仿真分析23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 理想电网条件下并网型光伏逆变器控制策略26-43
• 3.1 并网型光伏逆变器电路结构26
• 3.2 并网型光伏逆变器控制策略设计26-35
• 3.2.1 PWM逆变器数学模型27-30
• 3.2.2 并网型光伏逆变器控制策略30-32
• 3.2.3 PWM信号产生原理与实现32-33
• 3.2.4 孤岛检测33-35
• 3.3 仿真分析35-39
• 3.3.1 控制策略仿真分析36-38
• 3.3.2 孤岛检测仿真分析38-39
• 3.4 物理实验39-42
• 3.4.1 实验平台组成39
• 3.4.2 MPPT控制实验39-40
• 3.4.3 满载实验40-41
• 3.4.4 孤岛检测实验41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 不同电网故障条件下并网型光伏逆变器的动态特性分析43-52
• 4.1 对称电网故障时并网型光伏逆变器动态特性分析43-44
• 4.2 不对称电网故障时并网型光伏逆变器动态特性分析44-47
• 4.2.1 不对称电网故障条件下并网型光伏逆变器功率分析44-45
• 4.2.2 交流侧负序电流对并网型光伏逆变器影响分析45-46
• 4.2.3 直流侧电压波动对并网型光伏逆变器影响分析46-47
• 4.3 仿真分析47-51
• 4.3.1 对称故障47-48
• 4.3.2 不对称故障48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 并网型光伏逆变器的低电压穿越技术研究52-63
• 5.1 对称故障时的低电压穿越控制52
• 5.2 不对称故障时的低电压穿越控制52-61
• 5.2.1 正负序分量的检测方法52-54
• 5.2.2 不对称故障时并网型光伏逆变器的控制策略54-59
• 5.2.3 控制目标优化59-60
• 5.2.4 仿真分析60-61
• 5.3 本章小结61-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果69-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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