单相光伏并网逆变系统控制策略的研究

【摘要】：目前,能源危机及环境污染问题已经成为人类所面临的最具挑战的问题之一。为了解决这一日益严重的问题,新能源的开发及利用已成为世界各国政府关注的焦点。太阳能以其特有的优势,成为21世纪最受政府和人民关注的能源之一,因此,太阳能发电产业得到了飞速的发展。 本文首先对光伏发电系统控制策略的研究现状作了全面的阐述,全面分析了各种控制策略的优缺点；接着,详细介绍了本文单相光伏并网逆变系统的整体设计,包括逆变器类型、升压电路拓扑、逆变拓扑结构及滤波电路的选择等,并详细介绍了电路中主要器件参数的计算过程。其次,在分析光伏并网发电系统的主要控制目标及控制方式的基础上,选择了基于SPWM的电压前馈式的电流控制结构,并详细介绍了比例谐振控制器的设计过程。接着,简单介绍了标准H∞控制问题,通过设定混合灵敏度的性能指标,采用状态空间方法设计了一种H∞电流控制器。然后,在Matlab软件中搭建了单相光伏并网发电系统的模型,分别将鲁棒H∞控制器及准PR控制器与PI控制器进行仿真结果的对比分析；仿真结果表明,本文所设计的准PR控制器及基于混合灵敏度性能指标的H∞电流控制器具有良好的控制性能。最后对全文工作做了总结,并指出了今后的研究方向。 【关键词】：太阳能 单相逆变系统 比例谐振控制 H_∞控制
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 国外发展现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状及发展趋势12-13
• 1.3 光伏发电系统概述13-18
• 1.3.1 光伏发电系统种类13-14
• 1.3.2 逆变器的拓扑14-16
• 1.3.3 光伏并网逆变系统的控制策略16-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 光伏并网逆变系统的设计20-28
• 2.1 系统设计20-22
• 2.1.1 系统总体方案设计20-21
• 2.1.2 逆变电路类型选择21
• 2.1.3 DC/DC电路结构21
• 2.1.4 滤波电路21-22
• 2.1.5 硬件控制系统框架22
• 2.2 参数设计22-27
• 2.3 本章小节27-28
• 第3章 PR控制器的设计28-39
• 3.1 光伏并网逆变系统的控制28-29
• 3.1.1 控制目标28-29
• 3.1.2 控制方式29
• 3.2 基于SPWM的电流控制29-32
• 3.2.1 并网逆变系统拓扑结构29-30
• 3.2.2 逆变器控制结构30-31
• 3.2.3 电网电压前馈控制31
• 3.2.4 参考电流的确定31-32
• 3.3 PR控制器的设计32-38
• 3.3.1 PI控制器与PR控制器32-34
• 3.3.2 准PR控制器34-35
• 3.3.3 准PR控制器的设计35-38
• 3.4 本章小节38-39
• 第4章 H_∞控制器的设计39-53
• 4.1 标准H_∞控制问题39-41
• 4.2 电路拓扑及建模分析41-43
• 4.3 H_∞性能指标及广义模型的建立43-48
• 4.3.1 灵敏度极小化问题43-45
• 4.3.2 鲁棒稳定性问题45
• 4.3.3 混合灵敏度性能指标45-48
• 4.4 加权函数的选取48-51
• 4.4.1 加权函数选取原则49-50
• 4.4.2 灵敏度加权函数的选取50
• 4.4.3 加权函数W_2(s)的选取50
• 4.4.4 补灵敏度加权函数的选取50-51
• 4.5 控制器的设计51-52
• 4.6 本章小节52-53
• 第5章 系统仿真及分析53-60
• 5.1 发电系统并网标准53-54
• 5.2 仿真平台及分析54-59
• 5.2.1 系统仿真平台54-55
• 5.2.2 仿真结果对比55-59
• 5.3 本章小节59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 工作总结60
• 6.2 工作展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间发表的论文67

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