光伏并网逆变器及其控制研究

【摘要】： 在光伏并网系统中,逆变器是核心部件,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网系统的性能。本文通过比较小型光伏并网系统的几种拓扑结构和配置方案,选定单级式无变压器方式并网逆变器为对象展开研究。 光伏并网控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量正弦波,且与电网电压同频、同相。通过对目前常用的几种并网逆变器的控制算法进行分析,本文采用滞环电流控制算法实现并网电流跟踪。传统的滞环电流控制算法具有实现简单、动态响应快、对负载参数变化不敏感、电流跟踪误差小等优点,但也存在开关频率随电流变化率变化而波动,造成网侧滤波电感设计困难,功率模块应力及开关损耗增大的不足。本文通过对滞环电流控制算法的原理和开关频率波动的原因进行分析,提出了基于积分法的定频算法和基于最小二乘法的定频算法,这两种算法主要的优点是完全可以采用数字控制器实现,无需额外的模拟电路。通过利用MATLAB中的Simulink工具箱,搭建单相光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明,这两种算法在保持滞环电流控制算法优点的同时,较好实现了滞环开关频率的稳定。 三相光伏并网系统常采用三相半桥拓扑的并网逆变器实现并网,由于三相开关控制相互干扰,因此这种系统难以直接采用单相并网系统的滞环电流控制算法。为实现三相光伏并网系统的定频滞环电流控制,本文在分析传统三相电流解耦控制算法的基础上,提出一种基于线电流的解耦算法,成功地将单相系统中定频滞环电流控制算法移植到三相系统中。同样利用MATLAB进行建模,仿真结果表明,定频滞环电流控制算法在三相光伏并网系统中是可行的,可以实现向电网注入与电网电压同频、同相的高质量正弦波。 【关键词】：光伏并网逆变器 定频滞环电流控制 电压空间矢量 最大功率跟踪
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 太阳能光伏发电的意义8
• 1.2 太阳能光伏发电系统分类8-9
• 1.3 国内外光伏发电的现状及发展9-13
• 1.3.1 国外光伏发电的现状及发展9-12
• 1.3.2 国内光伏发电的现状及发展12-13
• 1.4 本论文的主要内容13-15
• 第2章 并网逆变器的拓扑结构与控制策略15-36
• 2.1 并网逆变器的拓扑结构15-16
• 2.2 并网逆变器的控制策略16-18
• 2.3 定频滞环电流控制18-35
• 2.3.1 单相并网逆变器的定频滞环电流控制18-26
• 2.3.2 三相并网逆变器的定频滞环电流控制26-35
• 2.4 小结35-36
• 第3章 最大功率跟踪36-45
• 3.1 太阳能电池的基本原理与特性36-38
• 3.1.1 太阳能电池的基本原理36-37
• 3.1.2 温度和光照对太阳能电池输出的影响37-38
• 3.2 太阳能电池最大功率点跟踪方法38-44
• 3.2.1 最大功率跟踪问题的提出38-39
• 3.2.2 最大功率跟踪算法39-43
• 3.2.3 最大功率跟踪算法的实现原理43-44
• 3.3 小结44-45
• 第4章 太阳能并网发电系统的孤岛效应及其防止策略45-48
• 4.1 “孤岛效应”的概念45-46
• 4.2 孤岛效应国际通行标准46
• 4.3 孤岛的检测方法46-47
• 4.3.1 被动式检测方法46-47
• 4.3.2 主动式检测方法47
• 4.4 小结47-48
• 第5章 仿真实验48-68
• 5.1 仿真技术简介48-49
• 5.2 几种典型的电力电子电路仿真软件包的特点比较49
• 5.3 光伏阵列仿真模块49-51
• 5.4 单相光伏并网系统仿真51-57
• 5.4.1 仿真模型51-53
• 5.4.2 两种定频算法的仿真波形53-54
• 5.4.3 并网电流的纹波分析54-57
• 5.5 三相光伏并网系统仿真57-67
• 5.5.1 仿真模型57-58
• 5.5.2 定频滞环电流控制技术在三相并网逆变器中的仿真实验58-61
• 5.5.3 系统环境变化对并网电流的影响61-64
• 5.5.4 系统在一天中某两个时段运行情况的仿真64-67
• 5.6 小结67-68
• 第6章 总结68-69
• 6.1 本论文的贡献68
• 6.2 进一步的工作68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文与研究成果73

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