多功能并网逆变器及其在微电网中控制策略的研究

发布时间：2017-04-26 02:00

  本文关键词：多功能并网逆变器及其在微电网中控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微电网是一种特殊的分布式发电系统,是连接配电网和可再生能源的重要桥梁和纽带,可以有效降低可再生能源并网单元对配电网的冲击,提高供电可靠性和电能质量。作为将分布式电源的直流电能转换为可并网利用的交流电能的设备,并网逆变器对微电网的稳定运行起到至关重要的作用。然而,并网逆变器直流侧的分布式发电单元往往具有间歇性和随机性等特征,传统的并网逆变器大多只能刚性地将分布式电源的直流电转换成纯正弦波的交流电,使并网逆变器在大多数的时间里并非以额定容量工作,存在动态的容量剩余。在分布式电源发电量不足以并网的情况下,并网逆变器不得不与微电网断开,频繁的状态切换也给微电网带来了不小的冲击。如何使并网逆变器持续地连接在微电网中,并利用变化的功率裕量对微电网进行诸如无功电流补偿、谐波电流补偿和负序电流补偿等辅助功能,成为了微电网研究极具研究价值的研究方向之一。本文以微电网中并网逆变器在动态剩余容量条件下添加辅助功能的技术需求为契机,对微电网中电能质量治理思路、谐波检测方法、谐波治理方法进行了以下研究:1、对微电网中基于并网逆变器的谐波电流治理思路进行了研究。通过分析电网中3类典型传统谐波电流治理目标:将治理点网侧电流波形治理为与电压波形成正比、将治理点网侧电流治理为对称正弦波形、消除治理点网侧电流中部分次谐波分量,指出这3类单一的谐波治理目标无法应对微电网中非线性负载接入和退出的动态变化和并网逆变器剩余容量的动态变化。提出了一种充分利用并网逆变器动态剩余容量、适应负载动态变化的柔性谐波电流治理思路:(1)在剩余容量充足时对谐波电流全部治理,在剩余容量受限时对部分次谐波分量进行治理;(2)负载引起的谐波电流大于电压引起的谐波电流时,对谐波电流全部治理(或分次治理),负载引起的谐波电流小于电压引起的谐波电流时,仅治理由谐波电压引起部分。2、提出了一种基于相位补偿的细粒度谐波检测方法。为了实现上述柔性治理思路,将任意次谐波电流各分量(包括基波正序分量、基波负序分量、任意次谐波正序分量、任意次谐波负序分量)进一步细分为有功成分和无功成分。对谐波电流进行施加相位补偿的同步坐标变换,在dq坐标系下完成谐波电流各分量的有功成分、无功成分的检测。仿真结果验证了该方法可精确地提取谐波电流各分量的有功成分和无功成分,满足细粒度任意次谐波检测的要求,具有精度高、实时性好的特点。3、设计了并网逆变器参考电流的控制电路。改进了多功能并网逆变器的功率跟踪控制电路,用于基波正序有功电流的控制和当前剩余容量的计算;构建了部分次谐波电流的控制结构,并根据剩余容量选择补偿电流的次数。通过理论分析,证明了电流任意次谐波分量在dq坐标系下的d轴坐标大于0时治理的不必要性,根据该结论,设计了零值比较器,自适应地判断当前谐波电流各分量的有功成分是否需要补偿。仿真结果验证了采用该策略的并网逆变器可以实现上述柔性谐波电流治理思路。本文所提出的细粒度的谐波检测方法和改进的控制电路结构,可以在不改变并网逆变器的主体硬件结构的前提下,同时完成有功功率输出的基本功能和精细谐波电流补偿的辅助功能,为微电网中的电能质量的治理提供了成本少、灵活的解决方案。
【关键词】：并网逆变器 微电网 电能质量 谐波检测 谐波有功电流 谐波无功电流
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 多功能并网逆变器的控制策略13-16
• 1.2.2 微电网中谐波补偿目标16
• 1.3 主要研究内容及论文结构安排16-19
• 第2章 多功能并网逆变器基本结构和原理19-33
• 2.1 微电网拓扑及多功能并网逆变器的结构19-21
• 2.2 多功能并网逆变器DC/DC升压电路分析21-22
• 2.3 多功能并网逆变器LCL滤波器参数设计分析22-24
• 2.4 多功能并网逆变器电流控制器结构分析24-29
• 2.4.1 控制器结构24-26
• 2.4.2 指令电流生成算法26-29
• 2.5 多功能并网逆变器仿真研究29-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 多功能并网逆变器的柔性治理思路33-43
• 3.1 电网中传统的谐波电流治理目标33-40
• 3.1.1 将治理点网侧电流波形治理为与电压波形成正比33-36
• 3.1.2 将治理点网侧电流治理为对称正弦波形36-40
• 3.1.3 消除治理点网侧电流中部分次谐波分量40
• 3.2 多功能并网逆变器的柔性谐波治理思路40-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第4章 负载电流任意次谐波有功和无功分量的检测43-55
• 4.1 谐波畸变状态下的电压和电流分析43-44
• 4.2 基于同步坐标变换法的任意次谐波检测44-46
• 4.2.1 基于同步坐标变换法的任意次谐波检测算法原理44-45
• 4.2.2 无锁相环和单锁相环的同步坐标变换法45-46
• 4.3 无锁相环检测算法的改进46-48
• 4.3.1 电压谐波初相位的提取原理46-47
• 4.3.2 实际检测电路结构与改进47-48
• 4.4 算例仿真48-53
• 4.4.1 电压初相位的检测48-49
• 4.4.2 3种不同方法的对比与分析49-52
• 4.4.3 非线性负荷谐波电流有功和无功分量的检测与补偿选择52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 多功能并网逆变器在微电网中的控制策略55-68
• 5.1 多功能并网逆变器在微电网应用中的控制策略55-57
• 5.2 补偿电流生成电路的设计57-58
• 5.3 功率跟踪控制电路的设计58-60
• 5.4 算例仿真60-67
• 5.4.1 仿真电路模型60-61
• 5.4.2 剩余容量动态变化时的自适应治理61-63
• 5.4.3 剩余容量充足时非线性负载退出的自适应治理63-65
• 5.4.4 剩余容量受限时非线性负载退出的自适应治理65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 总结68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果74-75
• 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庹元科;徐定成;傅剑锋;彭志春;;高效率并网逆变器发展综述[J];现代建筑电气;2011年05期

2 曾正;赵荣祥;汤胜清;杨欢;吕志鹏;;可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述[J];中国电机工程学报;2013年24期

3 李蕴知;;一种并网逆变器设计分析[J];电子技术与软件工程;2013年14期

4 王斯成,余世杰,王德林,苏建徽,董路影,沈玉梁;3kW可调度型并网逆变器的研制[J];太阳能学报;2001年01期

5 陈潼;赵荣祥;;并网逆变器间接电流解耦控制策略的研究[J];电力电子技术;2006年03期

6 陈潼;赵荣祥;;一种高频环节并网逆变器的实现方案[J];江南大学学报;2006年06期

7 张强;张崇巍;张兴;谢震;;风力发电用大功率并网逆变器研究[J];中国电机工程学报;2007年16期

8 文劲松;戴瑜兴;刘伟;;3kW单相可再生能源并网逆变器设计[J];低压电器;2007年15期

9 蔡磊;钱照明;彭方正;;Z源单相并网逆变器控制的实现[J];电力电子技术;2008年07期

10 王宝诚;郭小强;邬伟扬;;高性能并网逆变器数字控制技术研究[J];电力自动化设备;2008年09期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 董鹏;毕天姝;薛安成;杨奇逊;;并网逆变器控制技术研究[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年

2 侯世英;庹元科;;双频并网逆变器的仿真研究[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年

3 郭小强;邬伟扬;关雅娟;;并网逆变器直流注入控制策略研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

4 史玉立;;微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年

5 刘淑琴;戴敏;韩国志;徐聪;边忠国;;微电源并网逆变器的控制策略及仿真分析[A];分布式发电、智能微电网与电能质量——第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2013年

6 刘聪;戴珂;张树全;段科威;康勇;;分布式发电并网逆变器实现有源滤波与无功补偿功能的研究[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年

7 林辉品;王鹿军;吕征宇;;电网谐波背景下并网逆变器的PRI控制方法[A];分布式发电、智能微电网与电能质量——第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2013年

8 徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;;LCL并网逆变器入网电流控制技术研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

9 何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;;一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 记者 周伶;我区光伏电站关键设备研究水平步入世界先进行列[N];新疆科技报(汉);2012年

2 姜小莉 左裔;光伏发电若要并网 直流先要变成交流[N];常州日报;2010年

3 本报记者 吴林;丰台垒球场成节能示范场[N];中国房地产报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李春鹏;蓄电池并网放电系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 许德志;并网逆变器与电网谐波交互的建模分析与抑制研究[D];上海大学;2015年

3 李小强;LCL滤波的并网逆变器非理想电网适应性分析及优化控制[D];中国矿业大学;2015年

4 邹常跃;数字控制型并网逆变器与多机并联系统的稳定性分析[D];华中科技大学;2015年

5 杨波;基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年

6 姚志垒;并网逆变器关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

7 陈东;并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用研究[D];浙江大学;2013年

8 王鹿军;分布式发电中三相三电平并网逆变器的若干关键技术研究[D];浙江大学;2013年

9 李巍巍;三相LCL型并网逆变器中电网电压引起的谐波和不平衡电流抑制研究[D];华中科技大学;2014年

10 殷进军;LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究[D];华中科技大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 石宇龙;电网电压畸变情况下三相并网逆变器控制研究[D];燕山大学;2015年

2 张越;基于虚拟磁链的三相并网逆变控制策略研究[D];宁夏大学;2015年

3 熊洁;LCL型并网逆变器控制算法研究[D];西南交通大学;2015年

4 李振伟;基于电网阻抗辨识的并网逆变器稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 徐修林;含多并网逆变器的配电网谐振机理分析与抑制[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 姜振廷;三电平T型并网逆变器设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 程超;单相并网逆变器LLCL型输出滤波器的研究[D];上海大学;2015年

8 李朋;不平衡故障两相静止坐标系下并网逆变器控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 徐流建;基于键合图和BP神经网络的并网逆变器故障诊断研究[D];新疆大学;2015年

10 王军;低压微网中并网逆变器谐振问题的研究[D];电子科技大学;2014年

  本文关键词：多功能并网逆变器及其在微电网中控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：327478