光伏逆变器并联系统新型下垂控制策略的研究

发布时间：2018-12-15 23:38

【摘要】：逆变器是光伏发电系统中的核心器件,它将太阳能产生的直流电转换为我们所需要的交流电,由于光伏发电系统的可扩容性、可靠性等要求的提高以及大功率负载的需求,单逆变器已经不能满足要求。逆变器并联运行摆脱了单逆变器开关管功率的限制,可以通过增减逆变电源的数量灵活地控制逆变器的输出容量,实现系统的冗余供电。但是,如果并联逆变单元中,各模块输出的电压向量不等则会导致模块间形成环流,使逆变器中各模块超载运行,严重情况下会导致并联系统瘫痪。因此,逆变器并联技术的研究对我国光伏产业的发展具有重大的促进作用。本论文首先对三相逆变器的控制结构及其数学模型进行了分析,为了使逆变器系统的动态性能得到提高,在逆变器数学模型的基础上,设计了基于电容电压、电感电流的双闭环调节器。以单台逆变器为基础,给出了两台逆变器并联的等效电路图,分析了逆变器并联系统存在的功率均分、环流等问题,介绍解决环流问题的传统方法——下垂控制;通过对传统下垂控制的固有局限性进行分析,提出了解耦下垂控制,这种解耦下垂控制属于负反馈,加快了并联系统的动态性能,提高了并联系统的稳定性;并在此基础上增加了自适应下垂系数,使得下垂系数能够根据负载的变化而自动的调节,从而使各逆变器能够实现功率均分,减少系统环流。最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了新型下垂控制的光伏逆变器并联系统模型,并对逆变器并联系统的硬件部分和软件部分进行了具体设计。仿真结果验证了新型解耦下垂控制策略可以改善逆变器并联系统的电压质量,减小并联系统的环流,实现并联系统的功率均分,提高并联系统的动态性能。
[Abstract]:Inverter is the core device in photovoltaic power generation system. It converts the direct current generated by solar energy into the alternating current that we need. Due to the increase of the expansibility and reliability of photovoltaic power generation system and the demand of high power load, the inverter is the key component of photovoltaic power generation system. A single inverter can no longer meet the requirements. The parallel operation of the inverter eliminates the limitation of the switching power of the single inverter, and the output capacity of the inverter can be flexibly controlled by increasing or decreasing the number of inverter power sources, and the redundant power supply of the system can be realized. However, if the output voltage vectors of each module in the parallel inverter unit are not equal, the circulation between the modules will be formed, which will cause the operation of each module in the inverter to overload, which will lead to the paralysis of the parallel system in serious cases. Therefore, the research of inverter parallel technology plays an important role in the development of photovoltaic industry in China. In this paper, the control structure and mathematical model of the three-phase inverter are analyzed. In order to improve the dynamic performance of the inverter system, the capacitor voltage is designed based on the mathematical model of the inverter. Double closed loop regulator for inductive current. Based on a single inverter, the equivalent circuit diagram of two parallel inverters is given. The problems of power equalization and circulation in parallel inverter system are analyzed. The traditional method to solve the circulation problem, droop control, is introduced. By analyzing the inherent limitation of the traditional droop control, the decoupling droop control is proposed, which belongs to the negative feedback, accelerates the dynamic performance of the parallel system and improves the stability of the parallel system. On this basis, the adaptive sag coefficient is added, so that the sag coefficient can be adjusted automatically according to the load variation, so that the inverter can achieve power equalization and reduce the circulation of the system. Finally, a new model of photovoltaic inverter parallel system with droop control is built in MATLAB/Simulink environment, and the hardware and software parts of the parallel inverter system are designed in detail. The simulation results show that the new decoupling droop control strategy can improve the voltage quality of the inverter parallel system, reduce the circulation of the parallel system, realize the power sharing of the parallel system, and improve the dynamic performance of the parallel system.
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM464;TM615

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本文编号：2381474