基于分数阶建模与控制的两级式光伏逆变系统性能研究

发布时间：2025-01-09 04:19

　　光伏发电作为新能源发电的主要形式得到迅速发展。光伏逆变系统的性能对光伏发电系统（Photovoltaic Power Generation System,PVPS）电能质量的优劣具有决定性作用。本文针对两级式光伏逆变系统的分数阶建模与控制展开研究,主要研究独立运行模式下分数阶化的光伏逆变系统的稳定性和动静态性能。实际电路中存在的电感和电容都具有分数阶性质,本文利用分数阶微积分算子的Oustaloup离散化方法和网络函数的无源网络综合法,建立任意分数阶电感和分数阶电容的等效模型。在此基础上提出分数阶L_αL_m C_β谐振变换器,具体分析其直流特性与分数阶电感阶次?和分数阶电容阶次?之间的关系,并研究其分数阶谐振电路的性质。鉴于两级式光伏逆变系统中储能元件的分数阶特性,分数阶建模可以更加准确描述实际系统的性质,本文分别建立前级Boost变换器和后级三相逆变器的分数阶数学模型和小信号模型,并分析分数阶电感和分数阶电容阶次对系统的影响。为减小负载波动和环境干扰等因素对系统输出电能质量的影响,引入分数阶控制理论,分数阶Boost变换器的...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 分数阶理论国内外研究现状
        1.2.1 分数阶微积分理论及应用现状
        1.2.2 分数阶控制器的研究现状
    1.3 光伏发电系统研究现状
        1.3.1 光伏发电系统技术现状
        1.3.2 光伏逆变系统拓扑结构与控制策略
    1.4 本文主要研究内容与结构安排
第2章 分数阶理论基础及电路特性分析
    2.1 引言
    2.2 分数阶微积分基本理论
        2.2.1 分数阶微积分的定义
        2.2.2 分数阶微积分的Laplace变换
        2.2.3 分数阶微积分算子的离散近似方法
    2.3 分数阶元件电路性质
        2.3.1 任意分抗元件的实现方法
        2.3.2 分数阶LC电路特性分析
        2.3.3 分数阶LLC谐振变换器分析
    2.4 本章小结
第3章 光伏逆变系统分数阶建模与控制
    3.1 引言
    3.2 Boost变换器全分数阶化系统分析
        3.2.1 分数阶Boost变换器建模
        3.2.2 分数阶PID控制器设计方法
        3.2.3 基于Boost变换器全分数阶化系统仿真分析
    3.3 三相逆变器的分数阶建模与控制
        3.3.1 三相逆变器分数阶建模
        3.3.2 基于分数阶PI控制的三相逆变器性能
    3.4 本章小结
第4章 光伏逆变系统分数阶域稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 级联系统的稳定性判据
        4.2.1 级联系统的阻抗稳定判据
        4.2.2 光伏逆变系统稳定性判据
    4.3 光伏逆变系统分数阶阻抗建模与分析
        4.3.1 前级Boost变换器输出阻抗分数阶建模
        4.3.2 后级三相逆变器输入阻抗分数阶建模
        4.3.3 光伏逆变系统仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 光伏逆变系统实验与分析
    5.1 引言
    5.2 光伏逆变系统整体实现方案
    5.3 系统硬件电路设计
        5.3.1 采样滤波电路设计
        5.3.2 保护电路设计
        5.3.3 开关管驱动电路设计
    5.4 系统软件设计
        5.4.1 软件设计方案
        5.4.2 分数阶PID控制器的数字化实现
    5.5 实验验证与分析
        5.5.1 实验平台性能测试
        5.5.2 Boost变换器实验分析
        5.5.3 三相逆变器实验分析
        5.5.4 光伏逆变系统实验分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：4025138