船舶电力系统电压不平衡时光伏并网系统控制研究

发布时间：2017-09-17 03:03

  本文关键词：船舶电力系统电压不平衡时光伏并网系统控制研究

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【摘要】：随着化石燃料的短缺和船舶碳氧化物排放量的增加,新能源尤其是太阳能在船舶上的应用得到了广泛的关注,因此产生了一种新型船舶电力系统——船舶微电网,其中光伏并网系统是船舶微电网重要组成部分,并网逆变器作为该系统的核心部件,其拓扑结构和控制策略已经成为各国学者研究的焦点。本文以船舶电力系统恶劣的运行环境为背景,主要研究了并网逆变器的不平衡控制策略及其仿真,为以后工程上的应用提供理论基础。首先,针对不平衡电压存在正负序分量,提出基于双解耦同步坐标系和二阶广义积分器的正负序分离方法,前者将正负序分量分解至正向和负向dq坐标系从而实现正负序分离,后者通过构造二阶广义积分器实现不平衡电压的900移相,进而达到正负序分量分离的效果,并通过仿真分析验证了上述两种分离方法的有效性。其次,在正负序分量分离的基础上,提出结合比例积分及比例谐振的逆变器不平衡控制策略,给出抑制负序分量的参考电流指令计算方法。接着,建立了并网逆变器输出并网电流的控制数学模型,通过分析控制系统的相位和幅值裕度验证了两种控制策略下并网逆变器的稳定性。最后,根据上述所提的理论分析基础上,在matlab/simulink中建立了基于比例积分和比例谐振两种控制策略的并网逆变器仿真模型,仿真结果表明：当船舶电力系统电压发生不平衡时,两种不平衡控制策略可有效抑制并网电流中的负序分量,提高并网电流的质量,并可使电流跟随电网电压的相位变化,同时后者可抑制并网逆变器输出功率的二倍频波动。
【关键词】：电压不平衡 并网逆变器 正负序分离 不平衡并网控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 船舶新能源应用现状11-14
• 1.3 光伏并网逆变器国内外研究现状14-17
• 1.3.1 并网逆变器分类14-16
• 1.3.2 逆变器并网控制技术16-17
• 1.3.3 电网不平衡时GCI控制技术研究现状17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第2章 船舶光伏并网系统建模及分析19-31
• 2.1 船舶电网不平衡产生原因及相关定义19-22
• 2.1.1 船舶电网不平衡产生原因及其定义19-20
• 2.1.2 正序负序和零序分量定义20-22
• 2.2 GCI的数学模型22-27
• 2.2.1 光伏并网逆变器拓扑结构22
• 2.2.2 理想条件下GCI数学模型22-25
• 2.2.3 船舶电网不平衡时GCI数学模型25-27
• 2.3 电压不平衡时GCI控制问题27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 船舶电网不平衡时正负序分离及锁相环分析31-46
• 3.1 基于DDSRF-PLL的正负序分离31-36
• 3.1.1 锁相环的基本原理31-33
• 3.1.2 解耦模块的建立33-35
• 3.1.3 锁相环模型建立35-36
• 3.2 基于SOGI-PLL的正负序分离36-42
• 3.2.1 正负序分离原理37-38
• 3.2.2 SOGI的实现38-41
• 3.2.3 锁相环模型建立41-42
• 3.3 仿真结果分析42-45
• 3.3.1 基于DDSRF-PLL不平衡仿真分析42-44
• 3.3.2 基于SOGI-PLL不平衡仿真分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 船舶电网不平衡时GCI控制策略46-59
• 4.1 基于PI+DDSRF-PLL的逆变器不平衡控制46-53
• 4.1.1 参考电流指令计算46-47
• 4.1.2 并网电流控制模型建立47-49
• 4.1.3 控制系统参数设计及性能分析49-52
• 4.1.4 仿真模型的建立52-53
• 4.2 基于PR+SOGI-PLL的逆变器不平衡控制53-58
• 4.2.1 PR控制器简介53-55
• 4.2.2 控制系统模型建立55-56
• 4.2.3 控制系统参数设计56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第5章 船舶光伏并网系统仿真研究59-70
• 5.1 基于PI+DDSRF-PLL的逆变器不平衡控制仿真59-64
• 5.1.1 仿真模型搭建59-60
• 5.1.2 并网电流仿真结果分析60-63
• 5.1.3 并网运行结果分析63-64
• 5.2 基于PR+SOGI-PLL的逆变器并网控制仿真64-69
• 5.2.1 仿真模型搭建64-65
• 5.2.2 并网电流仿真结果分析65-67
• 5.2.3 并网运行结果分析67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间公开发表论文76-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

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本文编号：866865