带储能的单相混合级联型光伏逆变器控制策略研究

发布时间：2020-08-21 10:20

【摘要】：多单元级联光伏并网逆变器结构具有电平数多、谐波少、效率高的优点,而且多单元级联结构可以采用对各级光伏单元独立的MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制,在最大功率输出控制方面的效果更显著,有效降低因光照波动而造成的功率损失,提高光伏利用率。同时这种级联结构可以将多个低功率单元合成高压输出,在工程应用中可以使用成本较低的低压电力电子器件。所以,在光伏发电中,多单元级联光伏并网逆变器结构有着广泛的应用。首先,本文以单相级联光伏并网逆变器为研究对象,详细介绍了其拓扑结构、工作原理和控制方法。在归纳总结了级联型光伏逆变器中常见的三种功率控制策略的基础上,采用了基于占空比有功分量修正的功率控制策略来控制各级光伏单元的有功输出,随后为了验证本文对该结构所采用的各种控制策略的有效性,进行了仿真分析,波形结果验证了控制策略的有效性。在前面的基础上,本文提出了一种带超级电容储能的混合级联型光伏并网逆变器,将超级电容作为独立的一级与多级光伏单元级联。通过对超级电容单元的控制,一方面实现对系统输出功率波动的抑制,另一方面利用超级电容单元输出无功功率从而扩大了光伏单元的电压输出范围,提高整个光伏系统的稳定性。随后,针对这种混合级联结构,本文采用了基于PI控制和重复控制的双环控制策略,同时引入了基于占空比有功分量修正的功率控制方法。仿真结果显示系统实现了稳定、高效工作。最后,本文搭建了一个四单元(一个超级电容单元+三个光伏单元)混合级联的光伏并网逆变器实验平台,通过实验的方式验证了本文所提出的混合级联结构的可行性以及所采用的控制策略的有效性和高效性。该光伏发电系统能够稳定的以单位功率因数并网。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM464
【图文】：

结构图,光伏发电系统,结构图,逆变器结构

电供给比例也将达到 10%以上。通过这些数据可以景[4,5]。发电技术的发展网逆变器结构的发展.1 所示，光伏并网是通过逆变器将太阳能电池板发出于如何降低光伏系统的自身损耗、以及系统结构如这三个问题一直都是光伏技术探索的必要课题。从器是太阳能电池板输出电力转换的主要结构，其作[6-8]。设计合理的逆变器结构一方面能够显著的改善伏系统的能量转换效率，另一方面也可以降低光伏的研究对整个光伏产业的发展以及光伏行业的市场。

逆变器,多级式,并网逆变器,隔离变压器

如果逆变器中存在变压器，就属于隔离型光伏并网逆变器，需要进行变量变换，这是一个电能-磁能-电能的过程，如果不是在理想条件下，将会的能量消耗。但是变压器的存在，会形成电气隔离的效果，提高了系统。因为工作条件的不同，隔离型光伏并网逆变器形成了高频和工频两种不。如图 1.2（b）所示，工频的隔离逆变器的工作过程是直接将直流电逆低压交流电，然后以工频变压器得到标准交流电。这种结构优点明显，简单，控制方便；其次可在较低的电压下实现各种保护功能。但是缺点，体积比较大，笨重不易移动，而且价格比较高的同时效率又不是很高.2（c）所示，高频的隔离逆变器的工作过程是将低压的直流电变换为高交流电，然后通过高频变压器升压后经转换电路得到工频标准电压的交流变压器使用了高频磁芯材料，所以高频变压器的体积一般不大，而且重功率密度相对较高。高频隔离逆变器耗电低、效率高，深受市场的喜爱。

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逆变器根据能量转换的级数可以分为单级式光伏并变器，不同级数的逆变器在结构和效率上都大不一光伏并网逆变器的能量转换过程简单，中间损耗较需的最大功率跟踪控制以及最后的并网控制都需要控制策略会非常的复杂。单极式逆变器是直接将太转换为标准交流电输入电网，结构上的简化使得所较小，具有高效低功耗，资金投入少的优点，但是结构的发展。

【参考文献】