不平衡电网下三相光伏并网逆变器控制策略研究

【摘要】：对三相并网逆变器的研究大多建立在理想电网的基础上。然而一些条件下电网会出现不平衡故障。此时三相并网逆变器将受到影响，输出并网电流谐波含量大，污染电网。严重时会导致并网逆变器无法工作，甚至损坏元器件。因此对三相并网逆变器在电网发生不平衡故障时控制策略的研究必不可少。 首先对三相并网逆变器在电网平衡时的工作原理做详细研究，其次分析三相并网逆变器在电网不平衡时运行情况。基于上述工作提出三相并网逆变器在电网不平衡时的控制策略，包括正负序分量分离控制策略、比例谐振(PR)控制策略和准比例谐振(quasi-PR)控制策略。正负序分量分离控制策略将不平衡的电压量分解成平衡的正序分量和负序分量，再对平衡的分量进行控制。其中主要设计了2倍频陷波器，并给出了PI控制器的参数表达式。PR控制策略和准PR控制策略均是直接对不平衡电压量进行控制，无需分解。对PR控制器和准PR控制器的伯德图和频率响应做了深入研究。结合控制器给出系统的整体控制策略。 在电网平衡和不平衡情况下对三相光伏并网逆变器建立数学模型。在matlab\simulink模块中，以数学模型为基础建立并网系统仿真模型。以抑制网侧负序电流为目的结合理论分别对三种控制策略做仿真。仿真结果表明：三种控制策略下三相并网逆变器输出的电流均能够有效跟踪电网电压，并且电流总谐波失真(THD)满足并网要求。最后搭建实验样机对控制算法进行程序实现。实验结果验证了控制策略的有效性。电流THD控制在2.75%。 【关键词】：三相并网逆变器 电网不平衡 正负序分量 比例谐振 准比例谐振
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-18
• 1.1 光伏发电国内外发展现状10-12
• 1.2 光伏并网逆变器国内外研究现状12-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器的主要分类12-13
• 1.2.2 光伏发电并网控制技术13-15
• 1.3 电网不平衡时三相逆变器控制技术研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 电网不平衡时三相光伏并网逆变器数学建模18-35
• 2.1 三相不平衡系统定义18-19
• 2.2 三相正序负序零序分量定义19-23
• 2.3 三相光伏并网逆变器的并网原理23-25
• 2.4 光伏并网系统并网标准25-26
• 2.5 三相并网逆变器的一般数学模型26-30
• 2.5.1 两相静止坐标系中三相并网逆变器模型27-28
• 2.5.2 两相旋转坐标系中三相并网逆变器模型28-30
• 2.6 电网电压不平衡下的三相光伏并网逆变器数学模型30-34
• 2.7 本章总结34-35
• 第三章 电网不平衡时三相光伏并网逆变器的控制策略35-56
• 3.1 电网电压不平衡下的功率分析35-36
• 3.2 瞬时功率理论36-38
• 3.3 电网不平衡对并网逆变器控制的影响38-43
• 3.4 基于 dq 坐标系的正负序分量分离控制算法43-48
• 3.4.1 电网不平衡时电网正负序电压提取43-44
• 3.4.2 陷波器设计44-46
• 3.4.3 PI 控制器设计46-48
• 3.5 比例谐振控制策略48-52
• 3.6 准比例谐振控制策略52-55
• 3.7 本章总结55-56
• 第四章 电网不平衡时三相并网逆变器的系统设计与仿真验证56-74
• 4.1 PI 双闭环控制设计56-59
• 4.1.1 电流环设计56-58
• 4.1.2 电压环设计58-59
• 4.2 控制算法的仿真与验证59-73
• 4.2.1 正负序分量分离控制算法仿真61-68
• 4.2.2 比例谐振控制算法仿真68-71
• 4.2.3 准比例谐振控制算法仿真71-73
• 4.4 本章总结73-74
• 第五章 实验与结果74-83
• 5.1 实验平台74-75
• 5.2 测试电路75
• 5.3 系统整体软件流程75-76
• 5.4 实验波形76-81
• 5.5 本章总结81-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-88
• 攻硕期间取得的研究成果88-89

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