微网中逆变器并联系统环流分析及功率精确分配控制的研究

发布时间：2017-08-30 13:23

  本文关键词：微网中逆变器并联系统环流分析及功率精确分配控制的研究

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【摘要】：光伏、风力、燃料电池等分布式发电应用日益增多,在整个电力系统中的比重也不断增加。微网正是近来新兴的以分布式发电为基础的一种前沿技术,可以与大电网相互配合来充分发挥分布式发电的潜能。分布式电源和储能装置大多通过逆变器接入电网,逆变器之间的并联现象也就普遍存在。并联逆变器之间的参数差异导致它们之间环流的产生,环流不仅增加系统的功率损耗,还会使输出电流畸形严重、功率分配不均。本课题完成对微网中常用的光伏并网单元的硬件电路和主要参数的设计；分别针对光伏并网单元的谐波、效率问题,提出了几种实际可行的算法来进行改善和提升；对光伏并网单元的常用保护进行了介绍；对微网中常用的三相逆变器的运行基础进行了研究,建立了单台三相逆变器和三相逆变器并联系统的一般数学模型,同时也给出了同步旋转dq坐标系下的数学模型；给出SVPWM的实现方法,并在常规5段式SVPWM基础上,引进一种改进型的5段式SVPWM;根据逆变器并联系统的数学模型,对三相逆变器并联系统环流的产生进行了详细阐述；提出环流抑制的方法,包括零矢量分配法和零序电压差补偿法,对它们的原理和控制算法进行了详细叙述,并搭建仿真和实验平台,先对单台逆变器的运行进行了验证,在此基础上,又对两台逆变器并联系统进行了验证。零矢量分配法和零序电压差补偿法的验证结果证明了他们对环流抑制确实具有有效性和可行性。在零矢量分配法中,可以通过合理的分配逆变器中零矢量的作用时间来抑制环流,该方法动态响应快、环流抑制效果好,但该方法中的每台逆变器的零矢量调节都需要采样另一台逆变器的零序环流。零序电压差补偿法通过单台逆变器的零序电流经过控制算法生成零序电压差补偿量,使零序电压差接近于零,从而实现环流抑制,该方法动态响应速度快,控制器设计简单、易于实现、抑制效果好。
【关键词】：微网 光伏并网逆变器 逆变器并联 环流 谐波 效率
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 微网的构成及其运行模式13-16
• 1.2.1 微网的结构13-15
• 1.2.2 微网的运行模式15-16
• 1.3 微网现状分析16-18
• 1.3.1 国内外发展状况16-17
• 1.3.2 微网中的关键技术17-18
• 1.4 课题提出与安排18-20
• 1.4.1 课题的提出18
• 1.4.2 论文的结构安排18-20
• 2 微网系统中的光伏并网单元20-34
• 2.1 光伏并网单元的电路设计20-24
• 2.1.1 光伏并网逆变器的技术参数20-21
• 2.1.2 系统硬件设计21-22
• 2.1.3 交错并联Boost变换器工作过程22-24
• 2.2 光伏并网单元主要参数设计24-26
• 2.2.1 直流侧输入电感24
• 2.2.2 直流输入侧高频吸收容24-25
• 2.2.3 交流并网侧电感25-26
• 2.2.4 功率开关管的选择26
• 2.3 光伏并网单元的谐波及抑制26-30
• 2.3.1 谐波分析26-27
• 2.3.2 光伏并网单元的谐波抑制27-30
• 2.4 光伏并网单元的效率优化30-32
• 2.4.1 电路拓扑结构的影响30
• 2.4.2 调制方式优化30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 三相逆变器的基础研究34-48
• 3.1 逆变器并联系统的数学模型34-37
• 3.1.1 三相逆变器的一般数学模型34-36
• 3.1.2 三相逆变器并联系统的数学模型36-37
• 3.2 空间电压矢量SVPWM调制方法37-42
• 3.2.1 复平面分扇区的理论基础38-39
• 3.2.2 参考电压矢量所在扇区时间的计算39
• 3.2.3 开关器件开关时刻的计算39-41
• 3.2.4 改进型5段式SVPWM41-42
• 3.3 三相逆变器并网控制策略42-44
• 3.3.1 同步坐标系下的解耦模型42-43
• 3.3.2 基于电网电压定向的矢量控制43-44
• 3.4 三相锁相环技术44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 环流抑制方法分析及仿真验证48-60
• 4.1 三相逆变器并联系统环流分析48-50
• 4.2 零矢量分配法50-53
• 4.2.1 零矢量分配法的原理50-52
• 4.2.2 零矢量分配法的控制方案52-53
• 4.3 零序电压差补偿法53-55
• 4.3.1 零序电压差补偿法的原理53-54
• 4.3.2 零序电压差补偿法的控制方案54-55
• 4.4 仿真验证55-59
• 4.4.1 逆变器直接运行56-57
• 4.4.2 采用零矢量分配法两逆变器并联的仿真57-58
• 4.4.3 采用零序电压差补偿法两逆变器并联的仿真58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 硬件电路与实验60-70
• 5.1 硬件电路60-63
• 5.1.1 实验平台整体介绍60-61
• 5.1.2 采样电路设计61-62
• 5.1.3 驱动电路设计62-63
• 5.2 实验验证63-69
• 5.2.1 逆变器直接运行验证63-65
• 5.2.2 零矢量分配法验证65-67
• 5.2.3 零序电压差补偿法验证67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 6 结论70-72
• 6.1 课题主要工作70
• 6.2 工作展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历76-80
• 学位论文数据集80

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本文编号：759536