适用于光伏逆变器预测控制方法的研究

【摘要】：太阳能以其储量丰富、分布广泛、清洁无污染等优点越来越受到人们的重视。光伏发电作为太阳能利用的重要形式,将是未来发展最快、最有前途的太阳能利用技术。逆变器是光伏发电系统的重要组成部分,一类用于并网运行的光伏发电系统,将发出的电能送入电网；一类用于离网运行的光伏发电系统,为独立负载供电。针对光伏逆变器现有控制方法中存在的一些问题,本文研究了适用于光伏逆变器的模型预测控制方法。论文基于模型预测控制方法的基本原理,以并网型光伏逆变器输出电流为状态变量,得到了并网型光伏逆变器的模型预测电流控制模型,与传统线性控制器进行了对比研究,并在PSCAD/EMTDC仿真软件平台中进行了算例分析。然后,基于模型预测电流控制方法,对光伏逆变器的控制策略进行了研究。当电网电压在正常范围内时,电压外环用来实现控制,并给出内环电流的参考值；当电网电压发生三相对称暂降时,设计的低电压穿越控制策略,将有功电流和无功电流参考值根据电网电压的变化程度重新分配；当电网电压出现不对称暂降时,分别以抑制有功功率波动和负序电流分量为控制目标,计算得到不同相序电流的参考值。针对不同情况计算得到电流参考值后,通过模型预测电流控制器,让逆变器输出电流跟踪参考电流,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了仿真电路和控制器模型,对控制策略进行了验证。最后,对离网型三相四桥臂光伏逆变器的模型预测控制方法进行了研究。考虑到负载对独立供电系统输出电压的特殊要求,以负载电压为状态变量,提出了适用于离网型光伏逆变器的模型预测电压控制方法,并将改进的两步法预测方式应用于该逆变器中,最后在仿真平台上对控制方法的实用性和性能进行了考察。 【关键词】：光伏发电 逆变器 并网运行 离网运行 模型预测电流控制 模型预测电压控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题背景及意义9-12
• 1.2 光伏发电系统概述12-14
• 1.3 光伏逆变器控制技术研究现状14-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-18
• 第2章 光伏逆变器的模型预测控制方法18-36
• 2.1 光伏逆变器的数学模型18-20
• 2.2 基于模型预测控制的逆变器模型20-29
• 2.2.1 模型预测控制基本原理21-23
• 2.2.2 逆变器的模型预测电流控制模型23-29
• 2.3 模型预测电流控制与线性PI控制的对比29-30
• 2.4 仿真验证与分析30-35
• 2.5 小结35-36
• 第3章 并网型光伏逆变器控制策略的研究36-54
• 3.1 电网电压对称暂降时的低电压穿越控制策略研究36-41
• 3.1.1 电网电压暂降时运行分析36-37
• 3.1.2 基于模型预测电流控制的低电压穿越控制策略37-39
• 3.1.3 仿真验证与分析39-41
• 3.2 电网电压不对称暂降时逆变器控制策略研究41-52
• 3.2.1 对称分量法42-44
• 3.2.2 功率特性分析44-46
• 3.2.3 电网电压不对称时逆变器控制策略46-47
• 3.2.4 基于模型预测电流的控制策略47-49
• 3.2.5 仿真验证与分析49-52
• 3.3 小结52-54
• 第4章 离网型光伏逆变器的控制研究54-66
• 4.1 三相四桥臂逆变器的数学模型54-55
• 4.2 基于模型预测电压的控制策略55-59
• 4.3 仿真验证与分析59-64
• 4.4 小结64-66
• 第5章 结论与展望66-68
• 5.1 本文研究的总结66-67
• 5.2 后续工作的展望67-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果74-75
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作75-76
• 致谢76

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