光伏并网逆变器直接功率控制策略研究

发布时间：2017-10-19 00:46

  本文关键词：光伏并网逆变器直接功率控制策略研究

  更多相关文章： 光伏并网 直接功率控制 模糊控制 无功补偿

【摘要】：近年来,为了解决能源枯竭的问题和适应环境保护的发展需要,光伏并网发电技术受到日益重视。特别是逆变器的控制策略作为光伏并网发电系统的核心,受到了国内外学者的广泛关注。逆变器的直接功率控制策略(Direct Power Control,DPC)不需要把功率变量转化成对应的电流变量,而是直接控制逆变器输出的瞬时功率,具有系统响应速度快,鲁棒性好,结构简单的优点。本文以两级式光伏并网发电系统为研究对象,重点讨论了并网逆变器的直接功率控制策略,提出了光伏并网系统直接功率控制策略的改进方法。首先,本文介绍了光伏电池的工作原理和输出特性,建立了适用于工程实际的光伏电池数学模型。分析了几种常见的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法。根据光伏电池的输出特性,采用了一种变步长模糊最大功率点跟踪控制算法。与电导增量法对比仿真,验证了该模糊控制MPPT具有跟踪速度快,稳态精度较高,在最大功率点附近振荡较小的优点。其次,推导了三相电压型并网逆变器在不同坐标系下的数学模型,介绍了瞬时功率理论和传统直接功率控制策略。提出了开关矢量d、q坐标投影法,详细分析了八种开关矢量对逆变器输出功率的影响,根据分析结果建立一种DPC新型开关表。通过仿真验证了新型开关表DPC具有电流谐波含量低,稳态精度高的优点。再次,为了进一步改进DPC控制策略,提出了一种模糊直接功率控制策略,主要思想是利用模糊控制器取代传统直接功率控制策略中的滞环比较器,解决了滞环控制灵活性较差的缺点。根据理论分析,设计了模糊控制器。仿真结果表明:模糊直接功率控制相比于滞环比较直接功率控制能更好的抑制电流谐波、减小稳态功率波动。最后,重点分析了基于直接功率控制的三种无功补偿工作模式。利用直接功率控制策略具有快速功率控制响应的特点,提出了光伏并网逆变器实现并网发电与无功补偿功能相结合的工作模式。实现了并网逆变器的多功能使用,不仅可以并网发电,而且可以改善电网的电能质量,提高设备的利用率。利用Matlab/Simulink仿真验证了该理论的正确性。
【关键词】：光伏并网 直接功率控制 模糊控制 无功补偿
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 光伏技术国内外发展历程9-12
• 1.2.1 光伏技术的主要发展阶段9-10
• 1.2.2 光伏技术在我国的发展10-11
• 1.2.3 光伏技术未来发展趋势11-12
• 1.3 光伏发电系统12-14
• 1.3.1 光伏发电系统分类12
• 1.3.2 并网型光伏发电系统结构12-14
• 1.4 并网逆变器控制策略14-16
• 1.4.1 电流闭环控制技术15
• 1.4.2 直接功率控制技术研究现状15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 2 光伏电池建模及模糊控制MPPT算法研究18-31
• 2.1 光伏电池数学模型及外输出特性18-22
• 2.1.1 光伏电池的工作原理18-19
• 2.1.2 光伏电池的等效模型19-20
• 2.1.3 工程适用的光伏电池数学模型20-21
• 2.1.4 光伏电池仿真21-22
• 2.2 光伏电池最大功率点跟踪技术22-26
• 2.2.1 光伏电池最大功率点跟踪技术的基本原理22-24
• 2.2.2 常用的MPPT算法24-26
• 2.3 变步长分布模糊控制MPPT研究26-30
• 2.3.1 变步长模糊控制MPPT原理27-29
• 2.3.2 仿真验证29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 三相并网逆变器直接功率控制策略研究31-48
• 3.1 三相并网变换器的数学模型31-34
• 3.1.1 三相静止坐标系下的数学模型31-33
• 3.1.2 坐标变换33-34
• 3.2 传统直接功率控制策略34-38
• 3.2.1 瞬时功率理论34-35
• 3.2.2 系统的组成及其作用35-38
• 3.3 开关矢量dq坐标投影分析法及新型开关表38-41
• 3.4 基于Matlab/Simulink两种开关表对比仿真41-46
• 3.4.1 稳态情况下的对比仿真42-44
• 3.4.2 光照突减情况下的对比仿真44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 光伏并网逆变器模糊直接功率控制策略研究48-56
• 4.1 模糊控制器的设计48-51
• 4.1.1 模糊化49
• 4.1.2 模糊逻辑推理49-50
• 4.1.3 清晰化50
• 4.1.4 更新开关表50-51
• 4.2 仿真验证51-55
• 4.2.1 模糊推理系统仿真51-53
• 4.2.2 光伏并网逆变器模糊直接功率控制仿真53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 直接功率控制策略在无功补偿中的应用56-63
• 5.1 无功补偿的意义和方式56-58
• 5.1.1 无功补偿的目的和意义56-57
• 5.1.2 光伏电站无功补偿配置57
• 5.1.3 常用无功补偿设备57-58
• 5.2 基于直接功率控制的光伏并网系统无功补偿模式58-59
• 5.3 仿真验证59-62
• 5.3.1 白天补偿本地负载模式59-60
• 5.3.2 夜间补偿本地负载模式60-61
• 5.3.3 无功功率输送电网模式61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-65
• 6.1 全文总结63
• 6.2 工作展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录70
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 乐江源;张志;赖小华;;三相并联型有源电力滤波器预测直接功率控制[J];电机与控制学报;2012年05期

2 徐保友;冯维华;王森;;两种有源电力滤波器直接功率控制方法的分析与比较[J];低压电器;2014年05期

3 成恒珍;高昕;秦静华;;模糊直接功率控制有源滤波器的研究[J];电气应用;2014年07期

4 葛凯;阮毅;赵梅花;谈立;;双馈风力发电系统机侧直接功率控制[J];电力电子技术;2014年04期

5 郭孝园;李明;;基于直接功率控制的三相整流器的研究[J];工矿自动化;2009年03期

6 卢子广;伍健;唐伟杰;郭元彭;;42V汽车异步发电系统直接功率控制实验研究[J];微电机;2009年11期

7 杨达亮;卢子广;杭乃善;;配电网静止同步补偿器直接功率控制[J];电力电子技术;2013年01期

8 王云亮;赵永乐;;改进的基于虚拟磁链直接功率控制方法[J];电源技术;2013年04期

9 赵张飞;陈国振;任亚军;杨东;;三相并联型有源电力滤波器定频直接功率控制[J];电力电子技术;2013年10期

10 唐思文;李印龙;杨喜军;;直接功率控制的单相功率因数校正器[J];电气自动化;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 董玉玺;付志红;朱学贵;苏向丰;;基于直接功率控制的整流器建模[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

2 张明莲;王慧;杨雪峰;;三相PWM整流器基于虚磁链的直接功率控制[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年

3 王代睿;李玉超;边学良;;双馈感应电机风力发电系统的直接功率控制[A];第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2014年

4 郑征;王聪;赵焕;;PWM整流器直接功率控制的新型调制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

5 贾妍;石景波;;基于新型开关表的三电平PWM整流器功率控制[A];中国水力发电工程学会信息化专委会、水电控制设备专委会2013年学术交流会论文集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 张迪;电网故障情况下双馈风力发电系统直接功率控制策略研究[D];燕山大学;2015年

2 陶玉昆;无交流电压传感器的三相电压源变换器直接功率控制[D];华南理工大学;2016年

3 陈伟;三相电压型PWM整流器的直接功率控制技术研究与实现[D];华中科技大学;2009年

4 郭晓明;电网异常条件下双馈异步风力发电机的直接功率控制[D];浙江大学;2008年

5 李光叶;双PWM变换器协调控制研究[D];天津大学;2011年

6 夏焰坤;同相供电系统潮流检测与控制技术研究[D];西南交通大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王明远;电网电压畸变不平衡条件下双馈风电系统的直接功率控制[D];燕山大学;2015年

2 熊平化;广义谐波电网环境下双馈风电系统增强运行能力研究[D];浙江大学;2016年

3 郭佳煦;基于改进型直接功率控制的三电平PWM整流器的研究[D];东北大学;2014年

4 曲诺亚;基于PWM整流器的直接功率控制方法研究[D];长春工业大学;2016年

5 李雅静;三电平永磁直驱风电系统直接功率控制及容错控制研究[D];燕山大学;2016年

6 马永;基于直接功率控制的并网型光伏逆变器研究[D];南京邮电大学;2016年

7 胡祺勇;模块化DSTATCOM装置研制[D];湖南大学;2016年

8 王代睿;混合转子开绕组无刷双馈风力发电机的直接功率控制研究[D];沈阳工业大学;2015年

9 朱琳;三相双PWM变换器直接功率控制方法研究[D];天津大学;2014年

10 李晨华;光伏并网逆变器直接功率控制策略研究[D];重庆大学;2016年

，

本文编号：1058093