两级式光伏并网逆变系统控制策略研究

【摘要】：近年来,光伏并网发电持续发展,必将在未来新能源发电中占有至关重要的一席之地。全球环境恶化和一次能源的日益减少推进了国内外光伏发电系统的快速增长。并网逆变系统是整个光伏发电系统中至关重要的一部分,保证其可靠安全并网具有重要意义。本文针对三相并网逆变系统,围绕三相光伏发电系统建模,电网电压平衡和电网电压不平衡时系统并网控制,以及相关的低电压穿越技术等方面展开研究分析。本文针对两级式光伏并网发电系统,采用三相三线制。前级为光伏阵列和Boost变换器电路,首先建立光伏电池的工程模型方便研究应用,采用一种电压闭环MPPT控制结构,从而实现前级电路升压和最大功率跟踪的目的。其次,后级选用基于LCL滤波器的三相逆变器结构,其一般数学模型得以建立。分析LCL滤波器的滤波特性,介绍其参数设计方法。由于滤波器存在谐振尖峰,需采用阻尼控制保证系统稳定。在电网电压平衡情况下,采用基于比例积分的电压电流双闭环控制结构对并网电流进行控制,保证并网电流平衡及单位功率因数并网。最后仿真验证所建立的光伏并网发电系统在电网电压平衡时能稳定安全运行。在实际运行中,电网可能会出现不平衡状况。此时根据光伏阵列输出特性和逆变器并网要求,对光伏并网逆变系统进行研究,建立不平衡情况下的数学模型来实现前级Boost电路和后级逆变系统的独立控制。采用基于SOGI的正交信号发生器进行正负序分量分离并完成对电网电压的锁相。同时,分别提出抑制负序电流的控制策略以及抑制直流侧电压波动的控制策略,两者均基于dq旋转坐标系。最后通过建立光伏并网系统的仿真模型,验证所提出的控制策略在电网电压不平衡情况下的有效性。为了实现光伏并网系统的低电压穿越,根据光伏阵列输出特性和逆变器并网要求,对并网系统进行研究。先介绍光伏电站低电压穿越标准,并简要分析电压跌落时逆变器的运行状况。在电网跌落故障期间,采用前级定功率控制使光伏阵列输出定额功率,后级逆变器控制输出一定量的无功,从而限制逆变器直流侧过电压和并网电流。同时,为了抑制并网电流中的负序分量,采用抑制负序电流的控制策略。最终通过构建两级式光伏并网系统低电压穿越的仿真模型,验证了在不同电网电压跌落情况下,所提出的低电压穿越控制策略切实可行。 【关键词】：两级式光伏系统 并网逆变器 电网电压不平衡 低电压穿越 定功率控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 太阳能光伏发电背景及意义9-10
• 1.2 光伏逆变系统10-13
• 1.3 电网电压不平衡控制技术13-14
• 1.4 光伏并网低电压穿越技术14-15
• 1.5 论文研究的主要内容15-17
• 2 两级式光伏并网系统一般建模及控制17-43
• 2.1 前级光伏阵列及Boost变换器控制17-25
• 2.1.1 光伏阵列建模17-22
• 2.1.2 前级Boost电路控制22-25
• 2.2 光伏并网逆变器一般建模及控制25-37
• 2.2.1 基于LCL滤波器的光伏并网逆变系统建模25-34
• 2.2.2 电网电压平衡时逆变器控制策略34-37
• 2.3 电网电压平衡时并网逆变系统仿真37-41
• 2.4 本章小结41-43
• 3 电网电压不平衡时逆变器控制策略研究43-63
• 3.1 电网电压不平衡概述43-44
• 3.2 电网电压不平衡时逆变器数学模型及控制44-49
• 3.2.1 抑制逆变器网侧负序电流控制策略46-47
• 3.2.2 抑制直流侧电压波动的控制策略47-49
• 3.3 不平衡电网电压检测49-55
• 3.3.1 电网电压暂降检测49-50
• 3.3.2 正负序分量提取及锁相算法50-52
• 3.3.3 电网电压不平衡时正负序分离及锁相仿真52-55
• 3.4 电网电压不平衡时仿真及结果分析55-62
• 3.4.1 抑制逆变器网侧负序电流控制策略仿真55-59
• 3.4.2 抑制直流侧电压波动控制策略仿真59-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 低电压穿越技术研究63-81
• 4.1 低电压穿越标准63-65
• 4.2 电网电压跌落时逆变器运行分析65-66
• 4.3 低电压穿越控制策略66-72
• 4.3.1 光伏阵列定功率输出控制66-70
• 4.3.2 基于无功支撑的光伏并网逆变器低电压穿越70-72
• 4.4 低电压穿越仿真分析72-78
• 4.4.1 电网电压一相跌落仿真72-74
• 4.4.2 电网电压两相跌落仿真74-76
• 4.4.3 电网电压三相对称跌落仿真76-78
• 4.5 本章小结78-81
• 5 总结与展望81-83
• 5.1 论文总结81
• 5.2 后续研究展望81-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-91
• 附录91
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录91

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

逆变系统中合闸启动电路的设计    卢文生,金明华

基于新能源利用的逆变系统电磁干扰噪声解决方案    董颖华;陆婋泉;赵阳;戎容;

独立/并网双工模式光伏逆变系统的设计    陈晓;孙以泽;孟婥;

一种实用逆变系统仿真软件的研制及其在主电路和互锁效应分析方面的应用    张德宽;徐道恒;曲国杰;周丽;

微机电源智能化逆变系统的设计和应用    王杰

单相逆变系统建模与控制仿真研究    易宏;代冀阳;伍家驹;

燃煤磁流体发电的逆变系统    赵以钰;吕友昌;周丕钧;潘卫民;

弱电网下联网光伏逆变系统稳定性分析及控制参数整定    严干贵;李龙;黄亚峰;常青云;于洋;

电力系统电压放大数字化逆变系统设计    张方军;金文兵;

基于电网电压矢量定向的三相并网逆变系统设计    王要强;周杨;

高压大功率三电平逆变系统故障特性分析与保护原理研究    刘健;尹项根;张哲;唐萍;熊卿;王存平;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

大容量光伏逆变系统接入弱电网运行可行域研究    黄亚峰

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

面向光伏逆变系统的氮化镓功率器件应用研究    张雅静

LCL滤波的并网逆变系统及其适应复杂电网环境的控制策略    王要强

两级式拓扑切换型并网逆变系统研究    冯帆

基于神经网络的10KW UPS逆变系统的研究    郭观庆

新能源汽车动力测试系统的研究    李晓航

分布式并网逆变系统谐振现象分析及有源阻尼策略    渠基磊

光伏逆变系统仿真设计及其故障诊断方法研究与应用    马煜坤

神经网络逆控制在单相光伏逆变系统中的应用研究    马云龙

单相单级光伏LCL并网逆变系统控制策略研究    姜琦

两级式光伏并网逆变系统控制策略研究    何丽君

单相光伏发电逆变系统研究及实现    任奇

地铁辅助逆变系统研究    王少林