分布式光伏电站逆变器效率与稳定性研究

发布时间：2021-07-19 15:04

　　在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,光伏利用成为世界各国争相发展的热点,而提高光伏发电效率以及增强光伏并网逆变器稳定性则成为了制约光伏发电技术的关键因素。本文以单相光伏并网逆变器为研究对象,对光伏并网逆变器发电效率以及并网逆变器稳定性进行理论和实验研究。首先,本文从电路硬件角度对光伏并网逆变器的拓扑结构和原理进行了详细分析,其次,本文针对MPPT算法中扰动观察法在稳态时候容易在MPP点处震荡以及步长固定后无法调整等缺点,提出一种算法的优化改进,将模糊控制器引入算法中,仿真分析表明,相比较传统的扰动观察法,在外部温度和光照强度发生变化时,改进的扰动观察法稳定性较好,追踪速率有所提高,能较好的追踪光伏最大功率。此外,LCL型滤波器具有体积小,滤波性能好等优点被广泛应用于光伏并网逆变器中。但由于LCL型滤波器在谐振点处存在谐振尖峰,因此会对并网逆变器的稳定性产生影响。针对LCL型并网逆变器的稳定性问题,本文提出了基于滤波电容电压的环路反馈的有源阻尼方案,以此来抑制LCL滤波器的谐振尖峰。在弱电网条件下,由于电网阻抗的存在,会导致LCL型滤波器谐振频率往低频方向移动,导致并网逆变器的稳定裕... 

【文章来源】：湖北民族大学湖北省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 分布式光伏电站结构和功能介绍
        1.1.1 分布式光伏发电情况概述
        1.1.2 常见分布式光伏电站结构
        1.1.3 功能需求
    1.2 光伏最大功率点跟踪(MPPT)技术介绍
        1.2.1 MPPT控制技术产生背景
        1.2.2 MPPT控制技术发展现状
    1.3 基于滤波器的并网稳定技术介绍
        1.3.1 滤波器基本类别及特点
        1.3.2 LCL滤波器控制方法研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 分布式光伏逆变器拓扑结构研究
    2.1 分布式光伏逆变器分类介绍
        2.1.1 按功率变化等级分类逆变器
        2.1.2 按有无变压器分类逆变器
    2.2 常用分布式光伏逆变器拓扑结构分析
        2.2.1 非隔离型逆变器拓扑结构分析
        2.2.2 隔离型逆变器拓扑结构分析
    2.3 几种逆变器结构比较
    2.4 本章小结
第3章 基于改进MPPT算法的逆变器效率性研究
    3.1 光伏电池数学模型和特性分析
        3.1.1 光伏电池数学模型
        3.1.2 光伏电池特性分析
    3.2 MPPT现有的控制方法分析
        3.2.1 恒电压控制法
        3.2.2 增量电导法
        3.2.3 扰动观察法
    3.3 基于扰动观察法的光伏MPPT改进算法
        3.3.1 改进型光伏MPPT算法原理
        3.3.2 模糊控制器设计
        3.3.3 传统方法和改进方法仿真对比分析
    3.4 本章总结
第4章 弱电网环境下LCL并网逆变器稳定性研究
    4.1 并网系统的数学模型及其分析
        4.1.1 主电路拓扑
        4.1.2 LCL滤波器数学模型
        4.1.3 LCL型并网逆变器传递函数
    4.2 LCL型并网逆变器阻尼策略
        4.2.1 LCL型并网逆变器特性分析
        4.2.2 无源阻尼法
        4.2.3 基于电容电压反馈的有源阻尼法
    4.3 弱电网条件下基于虚拟电网电阻的PIR改进控制策略
        4.3.1 弱电网条件谐振机理分析
        4.3.2 基于虚拟电网电阻的增强控制
        4.3.3 外环控制器选择
    4.4 仿真验证分析
        4.4.1 强电网下传统双环控制策略仿真验证
        4.4.2 弱电网条件下传统方法和改进策略仿真验证
        4.4.3 仿真对比分析
    4.5 本章小结
第5章 实验验证
    5.1 实验平台介绍
    5.2 传统双环控制策略强电网下验证
    5.3 改进控制策略和传统控制策略弱电网下对比验证
        5.3.1 传统PI控制策略弱电网下运行情况
        5.3.2 基于虚拟电网电阻的改进PIR控制弱电网下运行情况
        5.3.3 对比分析
    5.4 本章小结
第6章 全文总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作不足和展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群算法的逆变器侧电流反馈的LCL滤波器优化设计[J]. 曾麟,单周平,陈宏,刘潇潇,万全,董晋喜,徐勇.  南方电网技术. 2019(02)
[2]基于扰动观察法的光伏MPPT改进算法[J]. 鄂翔宇,谭建军,邹蕾,郑建鄂,宋池.  湖北民族学院学报(自然科学版). 2018(04)
[3]基于复合控制的LCL型并网逆变器研究[J]. 姚建双,张辉,支娜,张凯涛.  电力电子技术. 2018(07)
[4]降低谐振频率偏差和电网阻抗影响的单逆变器电流反馈谐振抑制方法[J]. 周乐明,杨苓,陈燕东,吕志鹏,周小平,罗安,伍文华,何志兴,晏奎.  中国电机工程学报. 2018(15)
[5]弱电网下LCL型并网逆变器单闭环控制参数设计[J]. 任明炜,张雨.  电力电子技术. 2018(05)
[6]弱电网下锁相环对三相LCL型并网逆变器小扰动建模影响及稳定性分析[J]. 杨苓,陈燕东,周乐明,陈智勇,周小平,伍文华,黄旭程,谢志为,罗安.  中国电机工程学报. 2018(13)
[7]光伏发电跟踪最大功率优化控制研究[J]. 张晓庆,郑恩让.  计算机仿真. 2017(10)
[8]弱电网条件下LCL型并网逆变器谐振前馈控制策略研究[J]. 徐飞,汤雨,谷伟.  中国电机工程学报. 2016(18)
[9]LCL型并网逆变器的鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制方法[J]. 周乐明,罗安,陈燕东,周小平,李鸣慎,匡慧敏.  中国电机工程学报. 2016(10)
[10]复合谐振型双向全桥DC/DC变换器[J]. 施惠,戴欣.  太赫兹科学与电子信息学报. 2015(05)

硕士论文
[1]基于虚拟同步机控制的LCL型并网逆变器的研究[D]. 汤锦慧.华北电力大学(北京) 2016
[2]光伏发电并网与微网运行控制仿真研究[D]. 杨文杰.西南交通大学 2010



本文编号：3290913