光伏并网逆变器零电压穿越控制研究

发布时间：2019-10-09 16:02

【摘要】：作为清洁能源中的典型代表,光伏发电技术这几年来取得了长足的进步与发展。但随着光伏发电总量的不断提高,光伏电站对电网安全稳定运行的影响逐渐显现。若大容量光伏电站在故障期间自动脱网,则会造成电网频率、电压崩溃,给生产、生活带来巨大损失。为将故障期间光伏电站对电网的不利影响降到最低,同时加快电网的自愈速度,我国制订了相关的并网标准,其中就包括零电压穿越。所以对此展开研究对保障光伏电站及电网的安全稳定运行具有重要意义。本文在掌握光伏电池发电原理和输出特性的基础上,对最大功率点跟踪算法、并网逆变器的拓扑结构进行了分析,以单级式并网逆变器为研究对象,建立了逆变器的数学模型,确定了并网控制策略,即电压外环电流内环双闭环控制,并进行了仿真研究。仿真结果表明,扰动观察法能够快速、准确搜寻到不同外界环境下光伏电池所对应的最大功率点,双闭环控制策略能够确保逆变器将光伏电池发出的功率及时输送到电网,从而实现光伏并网。针对电网侧对称故障和非对称故障时并网逆变器的响应特性,分别从逆变器直流侧电压、并网电流、输出功率三个方面进行讨论,分析了光伏电站在电网故障期间脱网的原因,即并网电流过大。并通过仿真实验来验证。根据零电压穿越规定要求,将并网电流三相对称、不过流、并按规定向电网注入无功电流作为控制目标,先后提出了直流电流控制、有限集预测控制和模型预测调制函数控制这三种零电压穿越方法。直接电流控制方法引入双电流闭环控制来实现对正、负序电流有功无功分量的解耦和对指令值的快速跟踪;有限集预测控制方法通过建立故障期间逆变器的离散数学模型,引入价值函数对所有可能的开关状态做评价来选取最终动作的开关状态;模型预测调制函数控制方法则在模型预测控制方法的基础上进行了改进,对方差评价函数求导算出最小电流误差调制函数并基于固定开关频率的SPWM获取逆变器的驱动信号。仿真结果表明,三种方法均能实现电网故障期间的零电压穿越且满足其规定要求。但相比于其它两种方法,模型预测调制函数控制方法下的并网电流响应速度最快、超调量和总谐波失真率更小,具有较好的控制效果。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM464;TM615

【参考文献】