分布式光伏并网逆变器的设计与研究

发布时间：2017-07-15 11:23

  本文关键词：分布式光伏并网逆变器的设计与研究

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【摘要】：人类社会的快速发展使能源消耗量剧增,石油等不可再生能源的日益枯竭引起全球各界的担忧。化石能源燃烧排放出大量的二氧化碳、二氧化硫等气体引起温室效应、酸雨等环境问题,对人类的生存和发展构成严重的威胁。发展新能源已经成为全球能源变革的大趋势,其中分布式光伏发电已成为全球生态建设和经济发展的重要力量。本文主要研究分布式光伏并网逆变器的设计。(1)在研究并网逆变器电压调制和电流控制原理的基础上,深入分析了分布式光伏并网逆变器的控制策略。在LCL型光伏并网逆变器中,电流控制器的比例控制系数设计不合理易造成系统不稳定,甚至损坏逆变器。对采用逆变侧电感电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器的离散化模型进行稳定性分析,可求得比例控制系数的精确范围,并在此基础上探讨滤波电感和电容取值对系统稳定性的影响。(2)在深入分析基于旋转同步坐标下的并网逆变器PI控制的基础上,提出一种调制电压为电网电压前馈加上电流给定与电流反馈线性组合的自适应控制策略。其电流给定系数与电流反馈系数能够根据电网环境自适应调整变化。使用利亚普若夫理论证明了该自适应控制策略的稳定性,并用Matlab仿真和实际工程实验进一步证明该控制策略效果理想。(3)针对光伏阵列对地绝缘电阻不合格将对设备和人身带来重大安全事故,光伏电站需自动监测光伏阵列的对地绝缘电阻的问题,本文提出了一种基于不平衡电桥法的新型绝缘监测方法,给出了一种基于平衡电桥与不平衡电桥原理相结合的改进方案。对绝缘电阻计算公式求导,进行理论误差分析,并用Matlab仿真整定不平衡电阻的取值。(4)针对组态触摸屏在光伏并网逆变器上的应用,阐述了并网逆变器的主界面、主要功能界面及触摸屏抗干扰设计。本文设计的并网逆变器控制策略及绝缘电阻在线监测、组态触摸屏监控都经实验平台严格测试和验证,达到了预期的设计要求,符合国家相关标准。提出的自适应控制策略能够根据电网环境变化自动调整控制参数,能够改善逆变器输出电流波形;提出的两种在线绝缘监测方案能准确检测直流母线对地绝缘电阻值的大小并定位故障支路,减少了测量过程中的电压波动,一定范围内的相对测量误差可以控制在5%以内,提高了系统运行的稳定性和安全性;设计的组态触摸屏能够与逆变器正常通信,具有一定的抗干扰能力。
【关键词】：分布式 光伏并网逆变器 自适应控制 绝缘电阻 组态触摸屏
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 一 绪论11-17
• 1 课题研究的背景及意义11-12
• 2 分布式光伏并网发展情况12-13
• 2.1 国外分布式光伏并网发展情况12
• 2.2 国内分布式光伏并网发展情况12-13
• 3 分布式光伏并网发电系统的介绍13-14
• 3.1 分布式光伏并网发电系统13
• 3.2 并网逆变器的结构13-14
• 4 本文的主要研究内容14-17
• 二 光伏并网逆变器技术基础17-29
• 1 并网逆变器电压调制原理17-19
• 1.1 相电压调制17-18
• 1.2 线电压调制18-19
• 2 并网逆变器电流控制原理及分析19-27
• 2.1 控制系统简单建模及分析19-20
• 2.2 比例控制器仿真及分析20-24
• 2.3 比例积分控制24-27
• 3 本章小结27-29
• 三 光伏并网逆变器控制策略29-49
• 1 三相LCL型并网逆变器控制系统稳定性分析29-38
• 1.1 离散化模型29-31
• 1.2 电流反馈从逆变侧电感处采样的稳定性分析31-34
• 1.3 电流反馈从电网侧电感处采样的稳定性分析34-36
• 1.4 电感和电容对控制系统稳定性的影响36-38
• 2 同步旋转坐标下的三相光伏并网逆变器的PI控制38-43
• 2.1 同步旋转坐标下并网逆变器的数学模型38-40
• 2.2 同步旋转坐标下并网逆变器的PI控制仿真分析40-43
• 3 电流自适应控制系统43-47
• 3.1 控制系统建模43-44
• 3.2 控制系统稳定性分析44
• 3.3 仿真及实验研究44-47
• 4 本章小结47-49
• 四 逆变器在线绝缘监测的设计49-63
• 1 直流系统绝缘监测综述49-50
• 2 基于不平衡电桥原理的绝缘监测系统的设计50-56
• 2.1 绝缘检测电路工作原理50
• 2.2 不平衡电阻取值的整定50-52
• 2.3 硬件电路的设计52-54
• 2.4 软件设计54-55
• 2.5 实验结果及分析55-56
• 3 基于平衡电桥与不平衡电桥原理相结合的绝缘监测系统的设计56-61
• 3.1 改进型绝缘检测电路工作原理56-57
• 3.2 理论误差分析及不平衡电阻取值的整定57-59
• 3.3 硬件电路及软件设计思路59-60
• 3.4 实验结果及分析60-61
• 4 本章小结61-63
• 五 逆变器组态触摸屏的设计63-69
• 1 系统方案与主界面设计63-64
• 1.1 系统方案63
• 1.2 主界面的设计63-64
• 2 主要功能界面的设计64-67
• 2.1 运行数据子界面的设计65
• 2.2 基本参数子界面的设计65-66
• 2.3 制造商用子界面的设计66
• 2.4 高级功能子界面的设计66-67
• 2.5 其他参数子界面的设计67
• 3 触摸屏抗干扰设计67-68
• 4 本章小结68-69
• 六 总结与展望69-71
• 1 总结69
• 2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 附录A 50KW光伏并网逆变器实物图75-76
• 附录B 光伏并网逆变器实验平台76-77
• 致谢77-79
• 攻读学位期间发表的学术论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 黄如海;谢少军;;基于比例谐振调节器的逆变器双环控制策略研究[J];电工技术学报;2012年02期

2 沈梦甜;谢智浩;尹星光;;直流绝缘监测仪现场校验结果分析[J];电力系统保护与控制;2010年19期

3 龙文志;;分布式光伏发电与智能微网的发展[J];建筑技术;2014年04期

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本文编号：543667