基于改进PR控制策略的光伏并网逆变器的研究

【摘要】：近年来,光伏发电得到越来越广泛的应用。光伏并网逆变器将光伏电池产生的直流电能转换为符合电网质量的交流电能,是光伏发电系统的关键设备。研究光伏并网逆变器的优化控制策略能有效提高光伏发电系统的效率和输出电能质量。本文针对传统比例积分(Proportional Integral, PI)控制器和比例谐振(Proportional Resonant, PR)控制器的不足,采用了一种改进PR的并网逆变器控制策略。该控制策略具有并网电流稳态误差小和抗电网电压干扰能力强的优点,并且解决了电网频率波动对并网逆变器的影响,从而提高了光伏并网系统的输出电能质量与效率。本文主要工作有以下几方面：1.介绍论文的研究背景。论述了光伏发电、光伏并网逆变器及其控制技术的发展现状,展望了未来发展前景,指出了论文的研究意义。2.在研究光伏并网逆变器的几种常用控制策略的基础上,结合并网性能和效率等因素,分析了各种控制策略的优缺点。3.针对现有控制策略的不足,采用了一种基于改进PR控制的并网逆变控制策略,得出基于改进PR控制策略可以对电网频率波动进行有效优化。4.搭建了1KW光伏并网逆变器实验平台。5.采用Matlab/Simulink构建了光伏并网逆变器仿真模型,分别对采用PI控制策略、PR控制策略和改进的PR控制策略的光伏并网逆变系统进行仿真研究,并在1KW光伏并网逆变器实验平台上进行了实验验证。仿真和实验结果验证了改进的PR控制策略的有效性。本文的研究为该控制策略的工程应用打下了基础。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 PI控制 PR控制
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 产业的发展现状9-10
• 1.2 光伏并网逆变器及其控制技术的发展10-11
• 1.3 本文主要研究的内容11-13
• 第二章 光伏并网逆变器概述13-27
• 2.1 光伏并网逆变器简介13-14
• 2.2 光伏并网逆变器的主要分类及拓扑14-20
• 2.2.1 光伏并网逆变器的主要分类14-17
• 2.2.2 并网逆变器的主要拓扑结构17-20
• 2.3 并网逆变器的控制技术20-26
• 2.3.1 单相光伏系统控制技术20-22
• 2.3.2 逆变器调制技术22-23
• 2.3.3 光伏电池控制技术23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 基于改进PR的并网逆变控制技术27-41
• 3.1 光伏并网逆变器系统模型分析27-29
• 3.2 基于PI控制的并网逆变技术29-32
• 3.2.1 PI控制器的原理及其优点29-31
• 3.2.2 PI控制器的不足31-32
• 3.3 基于PR控制的并网逆变技术32-35
• 3.3.1 PR控制器的原理32-34
• 3.3.2 PR控制器的性能34-35
• 3.3.3 PR控制器的不足35
• 3.4 改进的PR控制器的提出及参数设计35-39
• 3.4.1 改进的PR控制器的提出35-37
• 3.4.2 改进的PR控制器的参数设计37-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 光伏并网逆变器设计41-55
• 4.1 光伏并网逆变器系统参数设计41-45
• 4.1.1 系统总体设计41
• 4.1.2 BOOST电路与直流母线电容设计41-43
• 4.1.3 滤波器设计43-44
• 4.1.4 逆变模块选取44-45
• 4.2 硬件电路45-50
• 4.2.1 开关电源电路45-46
• 4.2.2 控电路46-47
• 4.2.3 采样电路47-50
• 4.2.4 锁相环50
• 4.3 系统软件设计50-54
• 4.3.1 软件流程50-52
• 4.3.2 锁频与锁相52-53
• 4.3.3 定时器中断子程序53
• 4.3.4 PWM波生成程序53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 仿真与实验结果分析55-66
• 5.1 基于Matlab/Simulink的仿真与分析55-61
• 5.1.1 仿真模型55-56
• 5.1.2 PI控制的仿真分析56-57
• 5.1.3 PR控制的仿真分析57-59
• 5.1.4 改进PR控制的仿真分析59-61
• 5.2 实验结果分析61-65
• 5.2.1 实验平台61-63
• 5.2.2 实验波形63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 硕士期间发表的论文73

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