基于T-NPC三电平光伏并网逆变系统的关键技术研究
发布时间：2024-05-31 03:45
随着能源枯竭生态破坏等问题的接踵而至,在国际政策主张保护环境及经济可持续发展的背景下,光伏发电技术受到世界各国的普遍关注。T-NPC三电平逆变器作为中高功率发电领域应用最为广泛的拓扑,研究热点和难点在于如何抑制中点电位波动和降低开关损耗。中点平衡策略能够避免输出波形畸化和开关管过压,是逆变器安全性的保障;软开关技术是解决工业应用中高频化和低损耗之间矛盾的最佳选择,可以最大限度提高效率和功率密度。所以,论文主要研究光伏发电并网系统的中点平衡策略与软开关技术等关键技术。(1)双闭环光伏并网发电系统的整体建模。首先研究了光伏电池特性,为光伏电池建模作出了可行性分析。然后分析了T-NPC三电平逆变器的相关工作原理、数学模型以及并网控制策略,研究了相关参数的计算方法,最后在此基础上以三电平逆变器的电压电流双闭环控制模型为研究对象,建立其仿真模型进行仿真实验。实验结果表明双闭环控制波形质量更高、直流母线更为稳定等优点。(2)提出基于改进型自抗扰控制器的NPC三电平逆变器中点平衡策略。针对中点钳位型三电平逆变器所固有的中点电位波动问题,建立直流侧中点电位的波动模型,提出一种基于分数阶自抗扰控制器(F...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 光伏发电研究背景和意义
1.1.1 国内外光伏发电的现状及发展趋势
1.1.2 并网光伏电站分类及发展
1.2 三相三电平逆变器研究现状
1.2.1 I-NPC三电平逆变器
1.2.2 T-NPC三电平逆变器
1.3 T-NPC逆变器关键技术研究现状
1.3.1 软开关技术
1.3.2 中点电位平衡控制
1.4 论文主要工作
第2章 T-NPC光伏并网系统基本原理
2.1 光伏电池的原理及其特性
2.1.1 光伏电池数学模型
2.1.2 输出特性分析
2.1.3 最大功率点追踪
2.2 T-NPC三电平逆变器的原理分析
2.2.1 拓扑分析及工作原理
2.2.2 换流过程分析
2.3 逆变器数学模型及并网控制策略
2.3.1 T-NPC三电平逆变器数学模型
2.3.2 T-NPC三电平逆变器控制策略
2.4 仿真建模及实验结果分析
2.5 本章小结
第3章 改进型T-NPC三电平逆变器中点平衡策略
3.1 中点电压不平衡的原因及影响
3.2 ADRC控制器原理
3.2.1 ADRC控制器
3.2.2 跟踪微分器(TD)
3.2.3 扩张状态观测器(ESO)
3.2.4 非线性状态误差反馈律(NLSEF)
3.3 分数阶控制器
3.3.1 分数阶微积分
3.3.2 伯德理想传递函数
3.4 FOC-ADRC中点电位平衡控制策略
3.4.1 状态空间模型
3.4.2 FOC-ADRC控制器的设计
3.4.3 中点平衡控制策略
3.5 实验结果与分析
3.6 本章小结
第4章 新型软开关三电平逆变器
4.1 T-NPC 三电平逆变器的损耗分析
4.2 新型无源软开关三电平逆变器
4.2.1 电路拓扑
4.2.2 工作原理
4.2.3 软开关实现的条件及关键参数设计
4.3 优化分析
4.3.1 箝压电路
4.3.2 损耗优化
4.4 新型无源软开关三电平逆变器仿真与样机实验
4.4.1 仿真实验验证与结果分析
4.4.2 样机实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 T-NPC光伏逆变系统60KW实验平台设计
5.1 系统总体结构
5.2 BOOST功率电路设计
5.2.1 BOOST功率电路参数
5.2.2 BOOST电感选型
5.2.3 BOOST侧IGBT选型
5.2.4 电容与霍尔元件选型
5.3 INV功率电路设计
5.3.1 INV功率电路参数
5.3.2 INV电感选型
5.3.3 LCL滤波器设计
5.4 控制电路设计
5.4.1 驱动电路
5.4.2 采样电路
5.4.3 保护电路
5.4.4 绝缘阻抗检测电路
5.4.5 中点平衡电路
5.5 并网实验与结果与分析
5.5.1 实验平台
5.5.2 并网实验结果
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3985099
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 光伏发电研究背景和意义
1.1.1 国内外光伏发电的现状及发展趋势
1.1.2 并网光伏电站分类及发展
1.2 三相三电平逆变器研究现状
1.2.1 I-NPC三电平逆变器
1.2.2 T-NPC三电平逆变器
1.3 T-NPC逆变器关键技术研究现状
1.3.1 软开关技术
1.3.2 中点电位平衡控制
1.4 论文主要工作
第2章 T-NPC光伏并网系统基本原理
2.1 光伏电池的原理及其特性
2.1.1 光伏电池数学模型
2.1.2 输出特性分析
2.1.3 最大功率点追踪
2.2 T-NPC三电平逆变器的原理分析
2.2.1 拓扑分析及工作原理
2.2.2 换流过程分析
2.3 逆变器数学模型及并网控制策略
2.3.1 T-NPC三电平逆变器数学模型
2.3.2 T-NPC三电平逆变器控制策略
2.4 仿真建模及实验结果分析
2.5 本章小结
第3章 改进型T-NPC三电平逆变器中点平衡策略
3.1 中点电压不平衡的原因及影响
3.2 ADRC控制器原理
3.2.1 ADRC控制器
3.2.2 跟踪微分器(TD)
3.2.3 扩张状态观测器(ESO)
3.2.4 非线性状态误差反馈律(NLSEF)
3.3 分数阶控制器
3.3.1 分数阶微积分
3.3.2 伯德理想传递函数
3.4 FOC-ADRC中点电位平衡控制策略
3.4.1 状态空间模型
3.4.2 FOC-ADRC控制器的设计
3.4.3 中点平衡控制策略
3.5 实验结果与分析
3.6 本章小结
第4章 新型软开关三电平逆变器
4.1 T-NPC 三电平逆变器的损耗分析
4.2 新型无源软开关三电平逆变器
4.2.1 电路拓扑
4.2.2 工作原理
4.2.3 软开关实现的条件及关键参数设计
4.3 优化分析
4.3.1 箝压电路
4.3.2 损耗优化
4.4 新型无源软开关三电平逆变器仿真与样机实验
4.4.1 仿真实验验证与结果分析
4.4.2 样机实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 T-NPC光伏逆变系统60KW实验平台设计
5.1 系统总体结构
5.2 BOOST功率电路设计
5.2.1 BOOST功率电路参数
5.2.2 BOOST电感选型
5.2.3 BOOST侧IGBT选型
5.2.4 电容与霍尔元件选型
5.3 INV功率电路设计
5.3.1 INV功率电路参数
5.3.2 INV电感选型
5.3.3 LCL滤波器设计
5.4 控制电路设计
5.4.1 驱动电路
5.4.2 采样电路
5.4.3 保护电路
5.4.4 绝缘阻抗检测电路
5.4.5 中点平衡电路
5.5 并网实验与结果与分析
5.5.1 实验平台
5.5.2 并网实验结果
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3985099
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