基于电网电压全前馈的三相光伏并网控制研究

发布时间：2017-07-16 06:11

  本文关键词：基于电网电压全前馈的三相光伏并网控制研究

  更多相关文章： 太阳能 LCL并网逆变器 PI控制 电网电压全前馈 电网不平衡

【摘要】：随着世界能源危机和环境污染的加剧,可再生能源得到了广泛的关注,其中太阳能因具有资源广泛性、无噪音、无污染、安全可靠等优点致使其应用范围广泛。光伏并网发电作为太阳能利用的一种主要形式,是采用太阳能电池板将光能转化为电能,进而供用户使用。并网逆变器是光伏并网发电系统的核心,其性能不仅影响和决定了整个光伏并网发电系统是否能够安全、稳定、高效、可靠地运行,同时也影响系统的使用寿命。本文开始从光伏并网发电系统的基本结构出发,介绍了光伏电池的仿真模型、逆变器的拓扑,分析了LCL滤波器的特性,并计算了LCL滤波器参数。其次,在理想电网电压条件下,分别推导了abc、αβ和dq三种坐标系下的基于LCL的三相光伏并网逆变器的数学模型,通过比较分析三种坐标系下的模型及其控制的区别,决定采用dq旋转坐标系进行控制,在传统的PI控制基础上引入电网电压全前馈控制策略,从而使电网电压对并网电流质量的影响降低,并推出了该控制策略下的系统传递函数,分析了稳态性能和动态性能。此外,针对电网三相不平衡的情况,推导出电网电压全前馈控制策略,并验证其有效性,同时结合双解耦同步旋转坐标系下的锁相技术,使并网逆变器输出电流满足国家标准。最后,在matlab/simulink中建立仿真模型,验证电网电压全前馈控制策略的有效性,进而实现无静差并网。同时,设置电网不平衡情况,与传统控制方法进行对比实验分析,验证了改进控制策略的优越性。仿真结果表明,本文设计的基于电网电压全前馈控制的光伏并网发电系统能输出具有较好稳态和动态性能的并网电流,且当电网发生不平衡故障时,并网逆变器依然可稳定、安全运行,进而保证了发电系统的稳定运行,提高了系统的寿命。
【关键词】：太阳能 LCL并网逆变器 PI控制 电网电压全前馈 电网不平衡
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外光伏发电技术的发展现状10-11
• 1.2.1 国外光伏产业发展现状10
• 1.2.2 国内光伏产业发展现状10-11
• 1.3 光伏并网发电系统控制技术研究现状11-17
• 1.4 LCL型GCI控制策略现状17-19
• 1.4.1 想电网电压条件下GCI控制研究现状17-18
• 1.4.2 电网电压不平衡时GCI控制研究现状18-19
• 1.5 本文主要研究内容19-21
• 2 光伏并网发电系统拓扑21-30
• 2.1 光伏并网发电系统组成21-23
• 2.1.1 光伏并网发电系统结构21-22
• 2.1.2 光伏电池输出特性22-23
• 2.2 LCL型GCI主电路参数设计及模型建立23-29
• 2.2.1 LCL并网滤波器及其参数设计24-26
• 2.2.2 LCL型GCI数学模型26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 基于电网电压全前馈GCI控制技术30-42
• 3.1 GCI双环控制策略30-35
• 3.1.1 基于网侧电感电流的有源阻尼控制30-32
• 3.1.2 并网电流直接控制策略32-35
• 3.2 电网电压全前馈控制策略35-37
• 3.3 闭环参数设计与系统性能分析37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 电网不平衡条件下网压全前馈的实现42-51
• 4.1 电网电压不平衡时正负序分量关系42-44
• 4.2 基于双同步坐标系的解耦锁相环44-49
• 4.2.1 正负序分量的分离44-46
• 4.2.2 锁相环模型建立46-47
• 4.2.3 仿真分析47-49
• 4.3 电网不平衡时电网电压全前馈控制策略实现49-50
• 4.3.1 参考电流计算49-50
• 4.3.2 电网不平衡时GCI控制模型50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 基于电网电压全前馈的GCI仿真结果分析51-60
• 5.1 理想电网条件下控制策略仿真分析51-55
• 5.1.1 与传统控制策略比较51-54
• 5.1.2 突变仿真54-55
• 5.2 电网不平衡时控制策略仿真分析55-59
• 5.2.1 并网仿真56-57
• 5.2.2 突变仿真57-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65

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本文编号：547329