并网型光伏级联微逆变系统研究

【摘要】：为了实现更高的光伏MPPT效率和电路效率以及更低成本的光伏逆变器,人们不断尝试设计出新结构的逆变器。目前的光伏逆变器的结构上趋向微型化,而逆变器本身由原本低技术成本型趋向于高技术成本型的方向转变,即集中式逆变器向组件级逆变器转变。组件级逆变器的应用虽然给光伏电站带来了全局MPPT效率的提升,但是因其高技术集成度带来的成本问题导致微逆变器鲜见于光伏电站,同时微型化带来的结构因素限制了其电路效率也是一个重要方面。针对逆变器微型化发展方向与成本、效率等因素存在的矛盾,出现了一种在控制上采用逆变器电压相位调节的级联结构微逆变器。相对于经典微逆变器,其采用了低技术集成度的设计,其DC/AC环节实现了比常用调制方式更简便且开关频率低得多的阶梯波调制,降低了并网输出控制的成本与复杂度,原理上也有更高的电路效率。主要内容是关于该逆变器控制方面的研究,具体包括对并网型光伏级联微逆变器结构的介绍,以及并网调制与控制方面的理论、仿真研究,另外通过逆变器实验平台的搭建进行了实验研究。主要工作有,引用了两种常用逆变器的调制策略并对比研究了在级联微逆变器上的应用效果,对逆变器的并网控制传递函数模型进行了初步构建和仿真验证,设计、仿真测试了一种与逆变器调节方式相兼容的反孤岛保护方法,并通过搭建的实验平台进行了仿真模型的对比验证测试。 【关键词】：光伏发电 级联微逆变器 逆变器电压相位控制 阶梯波调制
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 光伏逆变器发展概述11-15
• 1.2.1 光伏级联微逆变器的提出背景11-14
• 1.2.2 国内外光伏组件级电力电子装置的发展现状14-15
• 1.3 组件级电力电子逆变器系统拓扑结构15-17
• 1.4 微逆变器控制及并网保护技术17-18
• 1.5 论文主要研究内容18-20
• 第二章 光伏级联微逆变器运行原理20-27
• 2.1 级联型微逆变器的级联原理20-22
• 2.2 级联微逆变器的阶梯波调制原理22-24
• 2.3 级联微逆变器的运行控制原理24-25
• 2.4 级联微逆变器控制上面临的问题25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 级联微逆变器的调制及能量管理研究27-38
• 3.1 级联阶梯波调制技术27-30
• 3.1.1 最近电平逼近调制策略27-29
• 3.1.2 消特定谐波调制策略29-30
• 3.2 能量均衡控制策略30-35
• 3.2.1 循环排序法31-33
• 3.2.2 能量均衡输出方案33-35
• 3.3 阶梯波调制波形分析35-37
• 3.3.1 运行参数设计35
• 3.3.2 调制波形检验、分析35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 并网光伏级联微逆变发电系统控制及保护策略38-53
• 4.1 光伏级联微逆变器有功、无功控制38-44
• 4.1.1 级联微逆变器并网模型简化38-39
• 4.1.2 电压相位差—无功功率特性研究39-41
• 4.1.3 有功无功控制稳定性研究41-44
• 4.2 孤岛检测44-51
• 4.2.1 VPP&O法的基本原理45-47
• 4.2.2 VPP&O法的理论分析47-51
• 4.3 孤岛检测仿真研究51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 光伏级联微逆变系统仿真实验测试53-73
• 5.1 光伏级联微逆变器主电路参数选型及设计53-57
• 5.2 光伏级联逆变器MPPT设计及测试57-60
• 5.3 光伏级联微逆变系统并网仿真建模60-63
• 5.4 光伏级联微逆变器能量管理仿真分析63-67
• 5.4.1 光伏级联微逆变器能量管理设计、分析63
• 5.4.2 光伏级联微逆变器能量管理仿真分析63-67
• 5.5 光伏级联微逆变器有功无功控制仿真分析67-70
• 5.5.1 有功无功控制参数设计67-69
• 5.5.2 仿真测试69-70
• 5.6 实验及对应仿真验证70-72
• 5.7 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录Ⅰ79-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84

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