三相光伏并网系统控制技术研究

【摘要】： 当前,由于全球性能源危机,许多国家都十分重视可再生能源的利用研究。基于太阳能利用的光伏发电技术也得到了广泛的关注。但是,光伏发电具有同传统发电方式明显的不同:光伏电池具有强烈的非线性特性,需要对光伏电池进行最大功率跟踪(MPPT);作为一种分布式发电系统,光伏发电系统产生的电能要输送到电网,需要对光伏发电的并网技术进行研究。本文针对单级式光伏并网发电系统的最大功率跟踪技术及并网控制技术进行理论和实验研究。 控制对象的数学模型是进行控制策略研究的基础。本文首先对采用LCL滤波的三相并网逆变器进行理论分析,建立了三相并网逆变器的状态空间数学模型。由于三相并网逆变器的状态空间数学模型不利于利用现有控制理论进行分析,随后本文利用坐标变换,将采用LCL滤波的三相并网逆变器等效为两个采用LCL滤波的单相并网逆变器进行单独控制。并进一步分析了单相并网逆变器的开环特性。 针对单级式三相光伏并网发电系统对光伏电池最大功率跟踪控制的要求,研究了不同的光伏电池最大功率跟踪方法,对常用的最大功率跟踪方法进行了详细的理论分析和实验研究,比较各种方法的优缺点,分析跟踪误差所产生的原因及采样误差对系统最大功率跟踪的影响。在此基础上,提出一种适合单级式三相光伏并网发电系统的最大功率跟踪方法,通过实验验证了此方法能有效改善对光伏电池的最大功率跟踪特性。 通过对极点配置理论及重复控制理论的分析,在采用LCL滤波的单相并网逆变器数学模型的基础上设计了采用极点配置与重复控制相结合的并网控制器,并通过实验验证了控制器的有效性。根据单级式并网的特点,将光伏电池的最大功率跟踪控制同并网控制相结合,采用本文提出的改进型最大功率跟踪方法在并网的同时实现对光伏电池的最大功率点跟踪。通过仿真,验证了在三相光伏并网系统中本方案能够准确跟踪光伏电池最大功率点,有效降低并网电流畸变,同时实现单位功率因数并网。 【关键词】：LCL滤波器 三相并网 坐标变换 最大功率跟踪 极点配置 重复控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 全球能源现状和可再生能源的开发10-11
• 1.2 世界及我国的光伏发电产业11-13
• 1.3 分布式发电系统介绍13-15
• 1.4 光伏并网发电系统介绍15-17
• 1.5 本文所要研究的内容和意义17-19
• 2 三相并网逆变器数学模型研究19-29
• 2.1 三相并网逆变器状态空间数学模型19-23
• 2.2 单相并网逆变器状态空间数学模型23-24
• 2.3 单相逆变器的传递函数24-25
• 2.4 单相逆变器特性分析25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 三相并网系统光伏电池最大功率跟踪研究29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 光伏电池的数学模型及其特性29-31
• 3.3 目前常用最大功率跟踪方法31
• 3.4 最大功率点跟踪实验系统31-33
• 3.5 恒定电压控制法CVT33-36
• 3.6 扰动观测法P&O36-39
• 3.7 导纳增量法(INCCOND)39-42
• 3.8 梯度变步长导纳增量法42-45
• 3.9 几种控制方法的实验结果分析45-48
• 3.10 改进启动特性的最大功率跟踪方法及实验研究48-50
• 3.11 本章小结50-52
• 4 三相并网控制研究52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 逆变器极点配置原理52-53
• 4.3 逆变器极点配置设计53-55
• 4.4 重复控制器的原理55-58
• 4.5 重复控制器设计58-60
• 4.6 电网电压对并网电流的影响60-61
• 4.7 三相光伏并网系统仿真及实验61-66
• 4.8 本章小结66-68
• 5 全文总结68-70
• 5.1 本文工作总结68
• 5.2 今后工作的展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-76
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文76

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