电流源型光伏并网逆变器关键技术研究

发布时间：2020-07-03 14:40

【摘要】：随着我国工业化进程的推进,生产生活与能源短缺之间的矛盾日益尖锐。传统化石能源不可再生且对环境污染严重,在我国将来的能源结构中,太阳能占有重要的地位。光伏并网逆变器作为光伏电池与输电网及用电负荷之间的接口,是光伏发电系统的重要组成部分,对光伏并网逆变器的研究具有重要的理论意义和应用价值。电流源型光伏并网逆变器自身带有升压能力,可以减少电压源型逆变器中的升压环节和光伏组件的串联数量,增加系统的可靠性。同时,电流型光伏并网逆变器也更适用于光伏组件从弱光到强光的利用场合。本文以三相电流型光伏并网逆变器为研究对象,对其应用的关键技术展开研究。本文分别在三相静止abc坐标系、两相静止αβ坐标系和两相同步旋转dq坐标系下建立了三相电流型逆变器的数学模型。在此基础上,为了研究三相电网电压不对称跌落情况下的低电压穿越控制策略,根据瞬时功率理论,建立了不平衡电网条件下的三相电流型逆变器数学模型。分析了电流型逆变器的三值逻辑开关状态和电流型空间矢量调制策略,设计了电流型逆变器交流侧CL滤波器和直流侧储能电感,研究了CL滤波器的阻尼方法。研究了电流型光伏并网逆变器的最大功率点跟踪控制策略和三相电流型逆变器闭环控制策略,并对网侧电流内环控制器参数进行设计。电流型逆变器的调制过程需要设置驱动信号重叠区,防止因直流电流不连续引起直流电感两端感生电动势过高,进而击坏功率开关器件。但是在逆变器的换向过程中,重叠区会造成矢量作用时间缺失,在逆变器输出电流中引入额外的低次谐波。分析了一个基波周期内矢量偏差情况,指出矢量偏差可以等效为一个叠加在输出电流中的波形,确定了谐波含量与重叠时间的定量关系并提出一种重叠区补偿方法,可有效抑制重叠区引入的额外低次谐波。仿真和实验验证了该补偿方法的有效性。三相电流型并网逆变器是一种升压型并网逆变器,要想对直流电流进行有效控制,需使交流线电压高于直流电源电压。但是当电网电压严重跌落时,交流线电压可能低于直流电源电压,造成直流电流失控。经过推导得出了三相电流型并网逆变器直流电流的稳态工作区,提出一种改进的三相电流型并网逆变器拓扑结构,并给出了相应的低电压穿越控制策略。对三相电网电压对称跌落和不对称跌落分别进行了仿真和实验,验证了所提低电压穿越方案的有效性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM464
【图文】：

实验平台,网侧电流,直流电流,传统控制

图 3-26 三相 CSI 实验平台Figure 3-26 Experimental platform of three phase CSI2 传统控制策略仿真与实验图 3-27 为在 Matlab/Simulink 仿真平台下对三相 CSI 运行情况的仿真结果流电流大小为 8A。由图 3-27(a)可知，采用传统的双闭环控制策略时，三相侧电流三相对称且保持正弦，由图 3-27(b)可知直流侧电流保持恒定，且网网侧电压相位相同，保持单位功率因数运行。由如 3-27(c)可知，网侧电流畸变(Total Harmonic Distortion, THD)为 2.74%，符合并网要求。图 3-28 为传统控制策略的三相 CSI 实验结果，其中直流电流大小仍为 8-28(a)可知，直流电流保持恒定，并且网侧电流保持正弦并与网侧电压保持因数。由图 3-28(b)可知，网侧电流中总谐波失真为 3.25%，满足并网要求述，三相 CSI 采用传统控制策略，直流电流恒定，网侧电流畸变小，可实率因数运行，满足并网要求。图 3-28(c)为直流电流由 8A 阶跃到 10A 时系

【参考文献】