基于移相控制的三相电流型多重化并网逆变器的仿真研究

发布时间：2017-09-16 12:45

  本文关键词：基于移相控制的三相电流型多重化并网逆变器的仿真研究

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【摘要】：随着太阳能的大规模开发利用,光伏发电产业的迅速发展,光伏发电系统装机容量的不断增大,大功率光伏并网逆变器成为人们的研究重点。多重叠加技术是并网逆变器扩容的主要方法之一,使用这种技术的逆变器具有开关频率低、电路结构简单、易于模块化的优点,且通过模块冗余方式可保证供电可靠性。目前并网逆变器的研究多以电压型逆变器为主,而电流型逆变器可以更好地适应光伏电池的电流源特性,因而电流型逆变器的研究受到了越来越多的关注。以电流型多重化光伏并网逆变器为研究对象,重点研究了其并网控制策略。首先,分析了三相电流型逆变器的多重叠加原理,推导了通过变压器并联叠加的三相电流型三重化逆变器输出电流的傅里叶表达式并对其谐波进行了分析,介绍了用来调节输出电流的移相调流方法。基于移相调流技术,采用两组三相电流型三重化逆变器建立了并网逆变器主电路。其次,建立了光伏电池的数学模型,搭建了光伏电池的仿真模型,对光伏电池的电气特性进行了测试;推导了三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下CL滤波器的数学模型。再次,通过分析得到了基于两相旋转坐标系的并网控制框图,采用基于滤波电容电压内环和并网电流外环的双闭环控制完成了电流调节器的设计,根据移相调流原理进行了移相角的计算,结合滤波器的性质实现了电网相位的追踪,通过编写S函数设计了基于移相控制技术的电流型多重化逆变器的脉冲发生器模块。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了系统的仿真模型,分别对不同功率因数条件下的光伏并网系统进行了仿真,得到了并网电流与电网电压的波形图,并对并网电流进行了FFT分析,结果表明电流型多重化光伏并网逆变器可以实现不同功率因数条件下的并网,验证了基于移相控制技术所设计的电流型多重化光伏并网逆变器控制系统方案的可行性。
【关键词】：光伏发电 电流型逆变器 多重叠加 移相调流 并网控制
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 并网逆变器的拓扑结构及其研究现状9-11
• 1.2.1 并网逆变器的拓扑结构9-10
• 1.2.2 并网逆变器的比较10-11
• 1.3 光伏逆变器的扩容技术11
• 1.3.1 逆变器并联技术11
• 1.3.2 阶梯波叠加技术11
• 1.4 多重化逆变器的研究现状11-15
• 1.4.1 多重化逆变器简介11-14
• 1.4.2 多重化逆变器的研究现状14-15
• 1.5 本课题的研究内容15-17
• 第二章 电流型多重化逆变器的原理17-23
• 2.1 三相电流型多重化逆变器的叠加原理17
• 2.2 直接并联叠加和通过变压器并联叠加的比较17
• 2.3 通过变压器并联的三重叠加逆变器的拓扑结构及其谐波分析17-21
• 2.4 电流调节原理21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 并网逆变器的数学模型与分析23-38
• 3.1 电流型多重化光伏并网逆变器的拓扑结构23-24
• 3.2 光伏电池的数学模型24-30
• 3.2.1 光伏电池的理想数学模型24-25
• 3.2.2 光伏电池的工程数学模型25-27
• 3.2.3 光伏电池输出特性分析27-30
• 3.3 CL滤波器的数学模型30-37
• 3.3.1 三相静止坐标系下的数学模型30-31
• 3.3.2 坐标变换31-34
• 3.3.3 两相静止坐标系下的数学模型34-35
• 3.3.4 两相旋转坐标系下的数学模型35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 并网逆变器控制策略的研究38-50
• 4.1 并网逆变器的电流控制38-39
• 4.2 并网逆变器的电流控制各模块的设计原理39-44
• 4.2.1 三相锁相环39
• 4.2.2 电流调节器39-41
• 4.2.3 移相角计算41-42
• 4.2.4 电网相位追踪42-44
• 4.3 并网逆变器脉冲信号的产生44-49
• 4.3.1 S函数简介44-45
• 4.3.2 S函数设计45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 仿真结果及其分析50-61
• 5.1 仿真模型的搭建50-53
• 5.1.1 主电路的仿真模型50-51
• 5.1.2 电流调节器的仿真模型51-52
• 5.1.3 移相角计算的仿真模型52
• 5.1.4 滤波相位差计算的仿真模型52
• 5.1.5 控制器的仿真模型52-53
• 5.2 不同功率功率因数条件下的仿真53-60
• 5.2.1 单位功率因数仿真53-56
• 5.2.2 功率因数为 0.95（滞后）的仿真56-58
• 5.2.3 功率因数为 0.8（滞后）的仿真58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 梁中华;于平泳;刘春芳;卢宝宏;刘宏楠;;多重化逆变器及其控制方法[J];沈阳工业大学学报;2009年03期

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本文编号：863149