单相光伏并网逆变系统控制策略研究

发布时间：2020-05-26 18:29

【摘要】：本论文主要针对单相光伏并网逆变系统控制策略进行研究,使单相光伏并网逆变系统具有自适应谐波消除的能力,减小并网电流畸变对电力系统造成的影响。本文为改善单相光伏并网逆变系统,做了如下工作:1)介绍了两级式单相光伏并网系统拓结构及原理,前级Boost升压电路加后级单相桥式逆变电路的两级式结构作为主电路。首先建立光伏电池和前级Boost升压电路数学模型,分析其功率-电压输出特性曲线,并对扰动观察法、定电压跟踪法、电导增量法等常用的最大功率点跟踪(MPPT,Maximum Power Point Tracking)控制方法进行比较,选出合适的MPPT控制方法,能够使前级Boost升压电路输出稳定的直流电压,以供后级逆变系统进行逆变并网。2)针对后级单相光伏并网逆变器并网电流畸变严重现象,在两级式单相光伏并网逆变系统的基础上将选择性特征谐波消除策略应用于并网逆变器,以优化并网电流波形、提高电流跟踪能力。主要对双环PI控制策略与准PR控制策略做了深入研究。双闭环电压电流PI控制策略。首先构造虚拟正交分量,通过Park变换实现单相dq同步坐标系的电压电流双环比例积分(PI)控制,并且增加了一个谐波前馈补偿环节。以FFT原理与幅相合成的方法为基础设计了一种谐波检测系统,检测出含量较高的低次特征谐波,再通过谐波注入的方式对PWM调制波进行重构以实现并网电流的跟踪优化功能。准PR控制策略。准PR控制器在基波频率能形成谐振,对跟踪量实现无差跟踪,可避免PI控制器跟踪出现的误差。因此选择准PR控制器作为逆变系统的控制器,对含量较高的奇次谐波频率构成新的传递函数,再利用谐波检测系统提取误差电流中相对应的特征谐波并对其进行补偿。3)将BP神经网络应用于谐波补偿系统中,对于双闭环电压电流PI控制策略,在补偿系统中,采用LM-BP神经网络对特征谐波的补偿增益进行自适应调整,将并网电流总畸变率(THD)从传统双闭环电压电流PI控制策略的3.52%降为1.32%,而在负载突然变化的工况下,逆变器会发生由于调节时间过长失去稳定。对于准PR控制策略,采用自适应学习率的动量法改进BP神经网络对补偿增益进行调整,将THD从传统准PR控制策略的3.42%降为2.06%,而在负载突然变化时,将THD从传统准PR控制策略的5.32%降为3.10%。
【图文】：

曲线,光伏电池,仿真模型,输出特性

图 3-3 光伏电池仿真模型Fig.3-3 Photovoltaic cell simulation model3-4 所示为 T =25C 、S 分别为 8002W /m 、6002W /m 、4002W /m 的光伏电池、P U输出特性，由曲线可知，scI 随着光照强度 S 增加而增大，ocU 基值。图 3-5 所示为2S 1000W /m、T 分别为 20 C 、40 C 、60 C 的光伏电池、P U输出特性，而由曲线可知，光照强度T 主要影响ocU 的大小，对0 5 10 15 20 25 30 35 40 45电压/V2800W /m2600W /m2400W /m0 5 10 15 20 25 30 35 40 45050100150200250电压/V率功W/2800W /m2600W /m2400W /m图 3-4 光照影响光伏输出特性

仿真模型,电压值,输出功率

结束pv pvU ( k )、 P ( k)保存：k k 1图 3-7 P&O 算法流程图Fig.3-7 P&O algorithm flowchartP&O 法首先小幅增大或减小电压值并测量输出功率，若功率变化方向与电压变方向保持一致，则加大调整率，具体过程为：测量k 时刻电池输出电压pvU ( k)、输出流pvI ( k)，计算得出k 时刻输出功率pvP ( k)。将所得电压值pvU ( k)、功率值pvP ( k)分别k 1时刻pvU ( k 1)、pvP ( k 1)做差得出pv U ( k)、pv P ( k)，当pv P ( k) 0，如pv U ( k) 0，则说明为正确的扰动方向，应采取继续增大输出电压来获得增大的输出率；如果pv U ( k) 0，则说明应减小电压值来获得增大的输出功率。pv P ( k) 0情况析与前所述类似，这里不再累述。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

【参考文献】