新能源发电逆变器的模型预测控制研究

发布时间：2024-03-04 17:43

　　随着新能源发电技术的飞速发展,逆变器作为新能源发电系统的关键,其控制技术也得到了深入广泛的研究。新能源发电可以离网运行,独立为负载供电,也可以将发出的电并入电网。在并网时,除了理想电网情况还需要考虑在电网电压三相不平衡时,经过逆变新能源电源仍能稳定的向电网输出功率。对于逆变输出的电能,要对其谐波含量进行检测为后续的治理提供基础。本文针对以上问题结合有限控制集模型预测控制(Finite-Control-Set Model Predictive Control,FCS-MPC)提出了不同情况下逆变控制策略应用于三相三电平中性点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)逆变器。并给出了一种新型的谐波检测方法对逆变输出的谐波含量进行分析。论文首先通过与传统逆变控制策略的对比,引出本文采用的FCS-MPC,随后对系统建模、离散化方法、代价函数建立、计算延时问题等方面进行了详细阐述。对于系统离散化,本文比较了三种不同的方法。对于FCS-MPC存在的计算延时问题,先给出了减少计算时间的方法,后又进行延时补偿。通过仿真分析,可以看出本文改进的FCS-MPC算法在应用于逆变并网时具有较好...

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 逆变控制技术研究现状
        1.2.2 谐波检测技术研究现状
    1.3 本文的主要研究工作与内容安排
第二章 基于NPC逆变器的模型预测控制研究
    2.1 三电平NPC逆变系统模型
    2.2 有限控制集模型预测控制
        2.2.1 有限集模型预测控制基本原理
        2.2.2 控制系统离散化
        2.2.3 多目标优化的代价函数构造
        2.2.4 FCS-MPC的实现
    2.3 优化模型预测控制
        2.3.1 基于逆变输出电压建立代价函数
        2.3.2 计算延时补偿
    2.4 仿真分析
    2.5 本章小结
第三章 电网电压不平衡下逆变控制策略
    3.1 不平衡电网下的锁相技术
        3.1.1 基于单同步参考坐标系锁相环
        3.1.2 基于双二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)
        3.1.3 改进基于交叉解耦复数滤波器锁相环(MCCF-αβPLL)
        3.1.4 锁相效果仿真
    3.2 不平衡电网电压下的模型预测直接功率控制
        3.2.1 模型预测直接功率控制
        3.2.2 不同控制目标下的参考功率
        3.2.3 具体实现控制框图
    3.3 控制策略仿真分析
    3.4 本章小结
第四章 离网运行下逆变控制策略
    4.1 含延时补偿的模型预测电压控制
    4.2 控制策略具体实现
    4.3 仿真分析
        4.3.1 延时补偿效果
        4.3.2 直流侧电压平衡
        4.3.3 不同负载的稳态分析
        4.3.4 暂态情况分析
    4.4 本章小结
第五章 基于全相位傅里叶的谐波间谐波检测方法
    5.1 全相位谱分析原理与实现
    5.2 Nuttall窗频谱特性分析
    5.3 Nuttall双窗改进全相位傅里叶算法
    5.4 仿真分析
        5.4.1 谐波信号仿真
        5.4.2 频率与噪声影响仿真
        5.4.3 间谐波检测
    5.5 本章小结
第六章 实验平台与实验验证
    6.1 实验控制平台
    6.2 主电路系统
    6.3 实验验证分析
        6.3.1 并网控制实验
        6.3.2 离网控制实验
        6.3.3 谐波检测效果
    6.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
个人简历
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3919002