规模化太阳能光伏并网逆变器控制策略的研究及实现

【摘要】： 规模化太阳能光伏并网发电技术己成为当今能源领域研究开发的重要内容。本文分析了用于规模化太阳能光伏并网的三电平逆变器的基本原理与运行特性,提出采用基于零序电压注入的闭环控制算法,有效的抑制三电平逆变器的中点偏移。研究了光伏并网逆变器的控制策略,提出了电池板输出侧无测量装置(POS)的MPPT算法,并在EMTDC中搭建系统模型,实现了最大功率跟踪和PQ解耦瞬时功率控制,使得光伏系统以最大功率向系统输送有功,同时向系统注入的无功功率为零。搭建了三电平逆变器硬件实验系统,在TMS320F2812型DSP中实现了逆变器的可靠并网和相应的控制策略。 【关键词】：光伏并网三电平逆变器 三电平中点平衡控制 MPPT PQ解耦的控制 DSP
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM464
【目录】：

• 中文摘要3
• 英文摘要3-6
• 第1章 引言6-12
• 1.1 概述6-7
• 1.2 国内外研究现状7-8
• 1.2.1 光伏发电7-8
• 1.2.2 三电平逆变电路8
• 1.3 光伏发电系统8-10
• 1.3.1 光伏发电系统的分类8-9
• 1.3.2 并网光伏发电系统的构成9
• 1.3.3 光伏发电的并网方式9
• 1.3.4 并网光伏发电系统的优缺点9-10
• 1.4 论文的主要研究内容10-12
• 第2章 三相三电平逆变器的原理及数学模型12-23
• 2.1 主要光伏并网逆变器的拓扑比较12-14
• 2.1.1 按照应用方式和领域分类12-13
• 2.1.2 按调制方式分类13-14
• 2.2 三相三电平逆变器的工作原理14-15
• 2.3 三电平SPWM调制方法15-20
• 2.3.1 载波反相层叠PWM控制法16-17
• 2.3.2 载波同相层叠PWM控制法17-18
• 2.3.3 开关频率优化PWM法18-20
• 2.4 三相二极管箝位三电平逆变器的仿真结果20-23
• 第3章 三相三电平逆变器的中性点不平衡的控制策略23-35
• 3.1 中点电位波动的数学模型23-24
• 3.2 注入零序电压的计算24-27
• 3.2.1 使用三相正序参考电压的试探计算24-25
• 3.2.2 符号区域的正确划分及计算结果的校正25-27
• 3.2.3 中点电位完全可控区域27
• 3.3 基于零序电压注入的开环控制法27-30
• 3.4 采用基于零序电压注入的闭环控制方法30-33
• 3.4.1 电压的反馈控制31
• 3.4.2 电压VO的"预估"计算31
• 3.4.3 电压的校验与修正31-32
• 3.4.4 对VO的约束32-33
• 3.5 仿真分析结果33-35
• 第4章 光伏逆变器控制策略的研究35-59
• 4.1 光伏电池的模块特性35-38
• 4.2 光伏电池板最大功率跟踪(MPPT)的研究38-43
• 4.2.1 MPPT的生产方法比较39-40
• 4.2.2 POS最大功率跟踪点的EMTDC实现40-43
• 4.3 光伏并网型三相逆变器的控制43-52
• 4.3.1 PQ解耦的瞬时功率控制43-45
• 4.3.2 系统的控制框图45-46
• 4.3.3 PSCAD中建立模型46-48
• 4.3.4 PSCAD仿真波形48-52
• 4.4 数字锁相环的研究及其精度的提高52-59
• 4.4.1 模型建立52-54
• 4.4.2 参数优选54-56
• 4.4.3 提高精度56-59
• 第5章 基于DSP的三相三电平逆变的硬件设计及实验波形59-75
• 5.1 硬件的设计59-65
• 5.1.1 主回路的设计59-62
• 5.1.2 控制板的设计62-65
• 5.2 基于DSP2812的控制软件算法65-71
• 5.2.1 程序结构及流程图65-67
• 5.2.2 控制板与人机接口板的串口通信67-69
• 5.2.3 锁相算法69-71
• 5.3 实验波形71-75
• 5.3.1 三电平波形71-72
• 5.3.2 并网波形72-75
• 第6章 结论与展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况80-81

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