三相光伏逆变器双电流闭环控制策略的研究
发布时间：2021-02-27 07:49
随着社会经济的发展,传统能源带来的污染问题日益严重,世界各国对能源结构的调整越发重视,太阳能由于其可再生和无污染的优点,得到了越来越多的关注。作为光伏发电的核心部件,并网逆变器已成为国内外专家致力研究的热点。本文以三相LCL双级式非隔离光伏并网逆变系统为主要研究对象,对最大功率点跟踪控制策略、LCL滤波器谐振阻尼策略和双电流闭环控制策略进行了深入的研究分析。具体工作包括:首先,建立了光伏电池的数学等效模型,并对其不同温度和光照条件下的输出特性进行了仿真分析,对几种传统的最大功率点跟踪控制策略进行了理论分析,采用一种定电压跟踪法与变步长电导增量法相结合的控制策略,并通过仿真分析验证了这种控制策略良好的动态性能。其次,针对LCL滤波器的谐振问题,详细分析了有源阻尼策略和无源阻尼策略的优劣。在有源阻尼策略的基础上采用了一种双电流闭环控制策略,利用电容电流反馈作为电流内环,抑制LCL滤波器的高频谐振;利用并网电流作为电流外环,为实现对交流信号的无静差跟踪控制,电流外环采用PR控制器。针对PR控制器在非谐振频率处增益小的问题,引入电压前馈环节抑制电网电压对并网电流的影响。通过仿真分析验证了双电流...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题的背景和意义
1.1.1 能源消费结构
1.1.2 太阳能光伏发电的优点
1.1.3 光伏发电的发展
1.2 光伏逆变系统的研究现状
1.2.1 并网逆变器的研究现状
1.2.2 光伏逆变器控制策略的研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 光伏电池模型与最大功率点跟踪控制的仿真与分析
2.1 光伏电池模型及其仿真分析
2.1.1 光伏电池模型分析
2.1.2 光伏电池模型仿真分析
2.2 最大功率点跟踪控制的仿真与分析
2.2.1 定电压跟踪法（Constant Voltage Tracking,CVT）
2.2.2 扰动观察法（Perturbation and Observation method,P&O）
2.2.3 电导增量法（Incremental conductance method,IncCond）
2.2.4 变步长电导增量法
2.3 本章小结
第三章 LCL滤波器的建模与分析
3.1 LCL滤波器数学模型
3.1.1 三相abc静止坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.1.2 两相αβ静止坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.1.3 dq同步旋转坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.2 LCL滤波器参数设计
3.2.1 LCL滤波器电感参数设计
3.2.2 LCL滤波器电容参数设计
3.3 LCL滤波器谐振阻尼策略
3.3.1 LCL滤波器谐振的无源阻尼策略
3.3.2 LCL滤波器谐振的有源阻尼策略
3.4 本章小结
第四章 三相并网逆变器的双电流闭环控制
4.1 锁相环
4.1.1 dq同步旋转坐标系软件锁相环
4.1.2 基于双二阶广义积分器的软件锁相环
4.2 控制器
4.2.1 PI控制器
4.2.2 PR控制器
4.3 双电流闭环控制策略
4.3.1 电容电流内环并网电流外环控制策略
4.3.2 引人并网电压前馈的双电流闭环控制策略
4.4 本章小结
第五章 光伏并网逆变系统的实验验证与分析
5.1 主电路硬件设计
5.1.1 BOOST升压电路储能电感参数设计
5.1.2 直流侧电容参数设计
5.1.3 LCL滤波器参数设计
5.1.4 功率器件的选取
5.2 控制电路硬件设计
5.2.1 电压电流采样电路
5.2.2 MOSFET驱动电路
5.2.3 保护电路
5.3 控制系统软件设计
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电导-模糊双模式的MPPT优化控制[J]. 王立舒,王慧杰,赵嘉玮,梁秋艳,蒋赛加. 太阳能学报. 2017(07)
[2]基于双2阶广义积分器锁频环的电网同步技术[J]. 汪令祥,王成悦,孟祥志,吴玉杨. 电力电子技术. 2016(06)
[3]阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器设计[J]. 贺加贝,罗安,王逸超,刘爱文. 电力电子技术. 2016(04)
[4]基于改进的PR调节的单相LCL双闭环电流控制并网逆变器的研究[J]. 秦为坤,胡存刚. 电气工程学报. 2015(08)
[5]大连线阻抗环境下的微网逆变器并联运行策略[J]. 王逸超,罗安,金国彬,马伏军. 中国电机工程学报. 2015(04)
[6]DSOGI-PLL算法在不平衡和畸变电网电压监测中的应用[J]. 巩冰,王科俊,马晓伟. 传感器与微系统. 2015(01)
[7]国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见[J]. 门窗. 2013(09)
[8]基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计[J]. 鲍陈磊,阮新波,王学华,潘冬华,李巍巍,翁凯雷. 中国电机工程学报. 2012(25)
[9]电流型光伏并网逆变器的关键技术研究[J]. 郭鹏,江智军,胡炜. 电测与仪表. 2011(07)
[10]光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真[J]. 焦阳,宋强,刘文华. 电网技术. 2010(11)
博士论文
[1]三相并网光伏发电系统的运行控制策略[D]. 刘飞.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]三相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 林苹.华北电力大学(北京) 2017
[2]LCL型光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 满灿.南京理工大学 2017
[3]三相LCL型光伏并网逆变器控制策略及装置研制[D]. 贺加贝.湖南大学 2016
[4]基于LCL滤波器的光储发电三相并网逆变器控制策略研究[D]. 张哲伟.太原理工大学 2015
[5]光伏发电并网逆变器的模型分析与控制策略研究[D]. 王姝媛.华北电力大学 2015
[6]基于TMS320F2812光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 王沙沙.西安科技大学 2014
[7]LCL型光伏逆变器并网控制策略研究[D]. 徐保友.中南大学 2012
[8]基于LCL滤波器的三相光伏并网逆变器研究[D]. 梁勇.山东大学 2012
[9]基于LCL滤波的三相并网逆变器的研究[D]. 贾莹莹.哈尔滨理工大学 2012
[10]微网光伏并网及电能质量控制系统[D]. 兰征.湖南大学 2011
本文编号：3053923
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题的背景和意义
1.1.1 能源消费结构
1.1.2 太阳能光伏发电的优点
1.1.3 光伏发电的发展
1.2 光伏逆变系统的研究现状
1.2.1 并网逆变器的研究现状
1.2.2 光伏逆变器控制策略的研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 光伏电池模型与最大功率点跟踪控制的仿真与分析
2.1 光伏电池模型及其仿真分析
2.1.1 光伏电池模型分析
2.1.2 光伏电池模型仿真分析
2.2 最大功率点跟踪控制的仿真与分析
2.2.1 定电压跟踪法（Constant Voltage Tracking,CVT）
2.2.2 扰动观察法（Perturbation and Observation method,P&O）
2.2.3 电导增量法（Incremental conductance method,IncCond）
2.2.4 变步长电导增量法
2.3 本章小结
第三章 LCL滤波器的建模与分析
3.1 LCL滤波器数学模型
3.1.1 三相abc静止坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.1.2 两相αβ静止坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.1.3 dq同步旋转坐标系下LCL滤波器的数学模型
3.2 LCL滤波器参数设计
3.2.1 LCL滤波器电感参数设计
3.2.2 LCL滤波器电容参数设计
3.3 LCL滤波器谐振阻尼策略
3.3.1 LCL滤波器谐振的无源阻尼策略
3.3.2 LCL滤波器谐振的有源阻尼策略
3.4 本章小结
第四章 三相并网逆变器的双电流闭环控制
4.1 锁相环
4.1.1 dq同步旋转坐标系软件锁相环
4.1.2 基于双二阶广义积分器的软件锁相环
4.2 控制器
4.2.1 PI控制器
4.2.2 PR控制器
4.3 双电流闭环控制策略
4.3.1 电容电流内环并网电流外环控制策略
4.3.2 引人并网电压前馈的双电流闭环控制策略
4.4 本章小结
第五章 光伏并网逆变系统的实验验证与分析
5.1 主电路硬件设计
5.1.1 BOOST升压电路储能电感参数设计
5.1.2 直流侧电容参数设计
5.1.3 LCL滤波器参数设计
5.1.4 功率器件的选取
5.2 控制电路硬件设计
5.2.1 电压电流采样电路
5.2.2 MOSFET驱动电路
5.2.3 保护电路
5.3 控制系统软件设计
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电导-模糊双模式的MPPT优化控制[J]. 王立舒,王慧杰,赵嘉玮,梁秋艳,蒋赛加. 太阳能学报. 2017(07)
[2]基于双2阶广义积分器锁频环的电网同步技术[J]. 汪令祥,王成悦,孟祥志,吴玉杨. 电力电子技术. 2016(06)
[3]阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器设计[J]. 贺加贝,罗安,王逸超,刘爱文. 电力电子技术. 2016(04)
[4]基于改进的PR调节的单相LCL双闭环电流控制并网逆变器的研究[J]. 秦为坤,胡存刚. 电气工程学报. 2015(08)
[5]大连线阻抗环境下的微网逆变器并联运行策略[J]. 王逸超,罗安,金国彬,马伏军. 中国电机工程学报. 2015(04)
[6]DSOGI-PLL算法在不平衡和畸变电网电压监测中的应用[J]. 巩冰,王科俊,马晓伟. 传感器与微系统. 2015(01)
[7]国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见[J]. 门窗. 2013(09)
[8]基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计[J]. 鲍陈磊,阮新波,王学华,潘冬华,李巍巍,翁凯雷. 中国电机工程学报. 2012(25)
[9]电流型光伏并网逆变器的关键技术研究[J]. 郭鹏,江智军,胡炜. 电测与仪表. 2011(07)
[10]光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真[J]. 焦阳,宋强,刘文华. 电网技术. 2010(11)
博士论文
[1]三相并网光伏发电系统的运行控制策略[D]. 刘飞.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]三相光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 林苹.华北电力大学(北京) 2017
[2]LCL型光伏并网逆变器控制策略研究[D]. 满灿.南京理工大学 2017
[3]三相LCL型光伏并网逆变器控制策略及装置研制[D]. 贺加贝.湖南大学 2016
[4]基于LCL滤波器的光储发电三相并网逆变器控制策略研究[D]. 张哲伟.太原理工大学 2015
[5]光伏发电并网逆变器的模型分析与控制策略研究[D]. 王姝媛.华北电力大学 2015
[6]基于TMS320F2812光伏并网逆变器的研究与设计[D]. 王沙沙.西安科技大学 2014
[7]LCL型光伏逆变器并网控制策略研究[D]. 徐保友.中南大学 2012
[8]基于LCL滤波器的三相光伏并网逆变器研究[D]. 梁勇.山东大学 2012
[9]基于LCL滤波的三相并网逆变器的研究[D]. 贾莹莹.哈尔滨理工大学 2012
[10]微网光伏并网及电能质量控制系统[D]. 兰征.湖南大学 2011
本文编号：3053923
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