三相光伏并网逆变器控制方法研究及装置研制

发布时间：2017-07-26 07:06

  本文关键词：三相光伏并网逆变器控制方法研究及装置研制

  更多相关文章： 光伏并网逆变器 LCL滤波器 电流内环 逆变器输出电流反馈 准PR控制 最大功率点跟踪

【摘要】：随着化石能源的日益衰竭和温室效应的愈发严重,各国政府都在努力改变能源消费结构,积极推进可再生能源产业的发展。其中光伏发电由于具有能量来源取之不竭、用之不尽,发电过程不会污染环境,系统适用范围广、运输方便等优点成为近年来人们研究的热点。但是太阳能电池的转换效率较低,它的输出功率也会随外界环境而发生变化,所以必须采用一定的控制策略使之始终工作在最大功率点处。此外,光伏阵列输出的是直流电能,因此需要利用并网逆变器将其转换为交流电能,然后经过滤波器滤除其中的高次谐波后,再将这些电能并入电网。本文以“30k W光伏并网逆变器的研制”项目为依托,在逆变器的控制技术、最大功率点跟踪策略以及装置研制等方面进行了深入研究。论文首先介绍分析了工频隔离型、高频隔离型、单级非隔离型以及多级非隔离型三相光伏并网逆变器这四种常用的光伏发电系统电路拓扑,从系统结构、装置成本和运行效率等方面进行比较,并结合本文的研究内容,确定选用多级非隔离型三相光伏并网逆变器作为主电路拓扑。然后根据输出滤波器的不同,在三相静止坐标系中建立了L型和LCL型多级非隔离三相光伏并网逆变的数学模型,并对它们输出滤波器的滤波特性进行了分析和对比,为下一步逆变器控制策略的研究提供了理论基础。针对LCL型并网逆变器存在的谐振问题,系统研究了并网电流反馈控制和逆变器输出电流反馈控制的控制模型与开环传递函数。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈和电网电压、电容电流前馈的准PR电流内环控制策略。接着,本文在简要介绍了恒定电压法、短路电流比例系数法、扰动观测法、电导增量法等几种典型的MPPT控制策略后,针对闭环MPPT控制方法存在的跟踪速度慢和功率震荡问题,结合太阳能电池的输出特性曲线和Boost升压电路的工作原理,提出一种新颖的MPPT控制方法。最后,对多级非隔离LCL型三相光伏并网逆变器进行了仿真分析,并研制了一台30k W的实验样机。仿真和实验结果表明本文所研究的控制策略能够使光伏阵列快速工作在最大功率点处,有效抑制LCL滤波器的谐振问题,减小电流内环的稳态误差,提高系统的功率因数和并网电流质量。
【关键词】：光伏并网逆变器 LCL滤波器 电流内环 逆变器输出电流反馈 准PR控制 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 光伏发电系统概述11-14
• 1.3 国内外光伏发电的发展现状及趋势14-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 光伏并网逆变器的拓扑结构及数学模型18-28
• 2.1 隔离型三相光伏并网逆变器18-20
• 2.1.1 工频隔离型三相光伏并网逆变器18-19
• 2.1.2 高频隔离型三相光伏并网逆变器19-20
• 2.2 非隔离型三相光伏并网逆变器20-22
• 2.2.1 单级非隔离型三相光伏并网逆变器20-21
• 2.2.2 多级非隔离型三相光伏并网逆变器21-22
• 2.3 三相光伏并网逆变器的数学模型22-27
• 2.3.1 L型并网逆变器的数学模型22-24
• 2.3.2 LCL型并网逆变器的数学模型24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 LCL型光伏并网逆变器的控制策略28-41
• 3.1 光伏并网逆变器的控制技术28-30
• 3.2 LCL型光伏并网逆变器的阻尼控制30-35
• 3.2.1 并网电流内环控制模型31-32
• 3.2.2 无源阻尼控制32-33
• 3.2.3 有源阻尼控制33-35
• 3.3 基于逆变器输出电流反馈的电流内环控制策略35-40
• 3.3.1 逆变器输出电流内环控制模型35-36
• 3.3.2 基于逆变器输出电流反馈的准PR电流内环控制策略36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 最大功率点跟踪控制41-53
• 4.1 太阳能电池简介41-45
• 4.1.1 太阳能电池的工作原理41-42
• 4.1.2 太阳能电池的种类42-43
• 4.1.3 太阳能电池的电气特性43-45
• 4.2 最大功率点跟踪技术45-52
• 4.2.1 太阳能电池的最大功率点跟踪原理45-47
• 4.2.2 传统最大功率点跟踪控制方法47-51
• 4.2.3 一种新型最大功率点跟踪控制方法51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 系统仿真与装置研制53-70
• 5.1 系统仿真分析53-55
• 5.2 三相光伏并网逆变器实验平台的搭建55-66
• 5.2.1 主电路设计55-59
• 5.2.2 控制电路板设计59-63
• 5.2.3 系统软件设计63-66
• 5.3 光伏并网逆变器的实验结果66-69
• 5.4 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读学位期间取得的研究成果77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 储健,许镇琳;应急逆变器群的集中控制[J];中国照明电器;2001年09期

2 李建辉,韩光宇,钟实;逆变器产生的干扰及抑制[J];中国设备工程;2005年04期

3 郑沃奇;;广州地铁2号线车辆辅助逆变器[J];机车电传动;2006年05期

4 张劲松;;浅谈逆变器的使用[J];中国科技信息;2007年18期

5 李红新;周林;郭珂;战祥真;雷建;;Z源逆变器最新进展及应用研究[J];电源技术;2013年03期

6 高潮,徐宏凯,于泉;富士电机公司的逆变器与伺服技术的发展状况[J];电气传动;2000年01期

7 林航空,仲田清(日);日立制作所开发逆变器控制的新动向[J];国外内燃机车;2000年02期

8 邹云屏,成功,丁凯;模型参考自适应控制逆变器的研究[J];通信电源技术;2000年03期

9 李剑 ,康勇 ,陈坚;带模糊调节的重复控制器在逆变器中的应用[J];电气传动;2001年06期

10 胡兵,陶生桂,毛明平;现场可编程门阵列在逆变器控制系统中的应用[J];同济大学学报(自然科学版);2002年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈永利;霍艳军;;组合式三相正弦逆变器控制软件设计[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

2 费雯丽;袁佳歆;陈立;;基于免疫算法的单相逆变器多目标最优控制策略研究[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年

3 李红利;方文俊;仇书文;;基于60°坐标系的五电平逆变器研究[A];第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2012年

4 郭建勇;方如举;李献伟;;光伏并网逆变器伪孤岛现象的研究[A];2012中国智能电网学术研讨会论文集[C];2012年

5 李金刚;马鑫;钟彦儒;;新型中频正弦波逆变器控制方法实现的研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

6 石志学;王金峰;金传付;吉文杰;郭艳鹏;陈可;;500kW光伏并网逆变器控制系统设计和实现[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年

7 葛兴来;冯晓云;;逆变器无拍频控制策略研究[A];2008年中国铁道学会牵引动力学术年会——动车组、大功率交流传动机车研讨会论文集[C];2008年

8 叶楠;何中一;孟宪会;邢岩;;逆变器电流滞环控制技术研究[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

9 张少杰;段铁群;杨勇;张亮;;1kW潮流能发电装置逆变器SVPWM技术的研究与应用[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会第三届学术讨论会论文集[C];2010年

10 郭同生;黎辉;杨旭;王兆安;;UPS逆变器反馈控制误差分析与改进方法[A];第二届全国特种电源与元器件年会论文集[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 上海 苏成富;一款新型逆变器控制芯片LX1692IDW简介[N];电子报;2013年

2 周志敏;新一代UPS的发展趋势[N];人民邮电;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李湘峰;逆变器的能控性分析及m模态控制[D];华南理工大学;2015年

2 HOANG THI THU GIANG;并网逆变器并联运行方法研究[D];华南理工大学;2016年

3 郭志强;分布式发电及分散式微电网控制策略的研究[D];北京理工大学;2015年

4 邵章平;三电平光伏并网逆变器的模块化控制研究[D];合肥工业大学;2015年

5 施永;微网系统逆变及组网关键技术研究[D];合肥工业大学;2015年

6 刘芳;基于虚拟同步机的微网逆变器控制策略研究[D];合肥工业大学;2015年

7 邓凯;开关电感型准Z源光伏并网逆变系统关键技术研究[D];东南大学;2015年

8 姚玮;数字化铁路25Hz信号电源及其并联运行技术的研究[D];浙江大学;2015年

9 房绪鹏;Z源逆变器研究[D];浙江大学;2005年

10 陈艳;光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究[D];重庆大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 冯莉;户用型三相四桥臂光伏逆变器控制策略研究[D];燕山大学;2015年

2 张晓静;单级非隔离型双Zeta逆变器[D];燕山大学;2015年

3 王泉策;光伏并网微逆变器研究[D];燕山大学;2015年

4 马思曼;三相逆变器多机并网系统谐振机理与抑制策略研究[D];燕山大学;2015年

5 卢浩;三相光伏逆变器的智能控制技术的研究[D];安徽大学;2015年

6 陈月;大功率串并式磁共振无线电能传输系统研究[D];江南大学;2015年

7 刘杰;3kW单相光伏并网逆变器的研制[D];西南交通大学;2015年

8 刘海利;高升压比电流连续型Quasi-Z源逆变器及其并网控制研究[D];西南交通大学;2015年

9 崔晓东;基于下垂控制的船舶微源逆变器控制策略研究[D];大连海事大学;2016年

10 杨洪雨;双馈异步发电机系统阻抗建模及稳定性分析[D];浙江大学;2016年

，

本文编号：575171