LCL型光伏逆变器并网控制策略研究

【摘要】：随着世界能源短缺和环境问题的日益严重,光伏发电技术越来越受到人们的重视。而并网逆变器作为光伏发电系统的核心部件,成为目前研究的热点。本文以三相LCL型并网逆变器作为主要研究对象,深入分析了LCL型并网逆变器的数学模型和谐振产生机理,讨论了LCL输出滤波器的优化设计方法,提出了三种高性能的LCL型逆变器并网控制策略,并通过仿真分析比较了三种方法的控制性能。 首先,分析L型、LC型和LCL型并网逆变器的拓扑结构和数学模型,并利用波特图分析三者的特性。通过比较,本文采用具有优越的高频谐波抑制能力和成本优势的LCL型并网逆变器作为研究对象。并深入分析LCL型并网逆变器谐振产生机理和危害,总结了目前LCL型并网逆变器的控制方法。 其次,针对LCL型光伏并网逆变器的特点,提出了一种基于重复PR的电流双闭环并网控制策略,电流内环通过电容电流反馈实现对LCL输出滤波器高频谐振的有效抑制；电流外环采用重复PR复合控制策略,以实现对并网电流的高性能控制。 最后,提出了基于瞬时功率理论的LCL型并网逆变器直接功率控制方法,设计了优化的开关表,实现对瞬时有功和无功功率的良好控制。并且为了抑制LCL滤波器谐振问题,在控制系统加入了有源功率阻尼控制环节。在此基础上提出一种内环采用电流控制、外环采用功率控制的准直接功率控制方法,兼顾了直接功率控制和电流控制的优点。 【关键词】：LCL型并网逆变器 电流双环控制 直接功率控制 准直接功率控制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 光伏发电系统结构10-11
• 1.2.2 并网逆变器拓扑结构11-13
• 1.2.3 并网控制技术13-15
• 1.3 研究内容与章节安排15-16
• 第二章 LCL型光伏并网逆变器建模与分析16-33
• 2.1 并网逆变器拓扑结构与数学模型16-23
• 2.1.1 L型并网逆变器结构和数学模型16-18
• 2.1.2 LC型并网逆变器结构和数学模型18-20
• 2.1.3 LCL型并网逆变器结构和数学模型20-23
• 2.2 LCL滤波器参数设计与分析23-25
• 2.2.1 系统谐波分析23-24
• 2.2.2 LCL输出滤波器设计24
• 2.2.3 设计实例分析24-25
• 2.3 LCL型并网逆变器控制策略25-32
• 2.3.1 基于阻尼控制的电流控制策略26-28
• 2.3.2 直接功率控制策略28-30
• 2.3.3 虚拟同步电机控制策略30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 基于重复PR的电流双环并网控制策略33-43
• 3.1 重复PR控制策略34-36
• 3.2 控制器设计与性能分析36-41
• 3.2.1 系统稳定性分析36-37
• 3.2.2 控制器设计37-41
• 3.3 系统仿真分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于改进DPC的并网控制策略43-67
• 4.1 基于DPC的并网控制策略43-52
• 4.1.1 系统工作原理43-44
• 4.1.2 功率滞环比较器44-45
• 4.1.3 电压矢量空间划分与开关表选择45-49
• 4.1.4 有源功率阻尼控制49-52
• 4.2 基于准DPC的并网控制策略52-60
• 4.2.1 系统工作原理52-53
• 4.2.2 功率控制器设计53-56
• 4.2.3 电流控制器设计56-60
• 4.3 系统仿真分析60-66
• 4.3.1 直接功率控制系统仿真分析60-64
• 4.3.2 准直接功率控制系统仿真分析64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间主要研究成果77

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