基于Quasi-Z源逆变器光伏并网发电系统的应用

【摘要】：能源是推动人类社会进步的阶梯,因此要实现人类社会的可持续发展就要首先解决日益严峻的能源危机。传统的化石燃料由于不可再生性日益面临着枯竭的危险,且其应用带来的一系列环境问题,因此可以预见未来必将被新的能源所取代。与其它能源相比,太阳能绿色环保、廉价、取之不尽、用之不竭,因此开发利用太阳能已成为世界上许多国家可持续发展的重要战略决策,而光伏发电作为利用太阳能的一种方式,以其独特的优势得到了广泛的应用。然而光伏并网发电也存在着一些明显的不足,如逆变器的体积过大、系统成本高、启动冲击电流大、滤波器的谐振等不足,因此解决这些问题成为光伏发电技术应用的关键。 首先,介绍了两种常用的并网逆变器,即电压型逆变器和电流型逆变器,虽然两种逆变器都能实现光伏并网,但是存在很多不足之处,针对其不足,近年来提出的Z源逆变器很好地解决传统逆变器的不足,但是Z源逆变器也存在着很不足,为此有学者在Z源逆变器的基础上提出了Quasi-Z源逆变器,本文分析了Quasi-Z源逆变器的工作原理及相对Z源逆变器的优点。 其次,在静止坐标系中建立三相并网逆变器的数学模型,通过坐标旋转变换将静止坐标系中的三相对称的交流量变换成同步坐标系下的直流量,通过PI调节器实现电流的无静差控制,同时也实现了有功、无功的解耦控制。此外分析了基于电压定向的矢量控制的基本原理及不足之处,在此基础上提出了改进型虚拟磁链的矢量控制。 最后在用Matlab/Simulink搭建仿真模块进行仿真,验证理论的可行性。 【关键词】：光伏并网 逆变器 矢量控制 Z源
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 中国能源形势12
• 1.2 太阳能是传统化石燃料的主要替代资源之一12-14
• 1.3 光伏发电技术14-17
• 1.3.1 太阳能光伏发电技术概述14-15
• 1.3.2 光伏并网技术的历史15
• 1.3.3 光伏发电系统的分类15-17
• 1.4 国内外光伏发电技术的发展17-20
• 1.4.1 国外光伏发电技术的发展17-18
• 1.4.2 国内光伏发电技术的发展18-20
• 1.5 国内外并网发电技术的激励政策20-22
• 1.6 主要研究的内容22-24
• 2 三相光伏并网逆变器24-34
• 2.1 三相光伏并网逆变器25-27
• 2.1.1 电压型光伏并网逆变器25-26
• 2.1.2 电流型光伏并网逆变器26-27
• 2.2 Z源逆变器27-30
• 2.3 Quasi-Z源逆变器30-34
• 2.3.1 对称Quasi-Z源逆变器30-32
• 2.3.2 不对称Quasi-Z源逆变器32-34
• 3 Quasi-Z源逆变器的PWM调制34-46
• 3.1 正弦波脉宽调制(SPWM)34-37
• 3.2 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)37-40
• 3.2.1 电压空间矢量37-38
• 3.2.2 逆变器开关状态与电压空间矢量38
• 3.2.3 电压空间矢量和电动机定子磁链轨迹38-40
• 3.3 Quasi-Z源逆变器的调制40-46
• 3.3.1 简单升压控制40-41
• 3.3.2 最大升压控制41-43
• 3.3.3 空间矢量控制43-46
• 4 三相光伏并网逆变器的控制策略46-58
• 4.1 光伏并网逆变器控制策略简介46-47
• 4.2 三相光伏并网逆变器的数学模型47-50
• 4.3 基于电压定向的矢量控制50-53
• 4.4 基于改进虚拟磁链定向的矢量控制53-58
• 5 基于Quasi-Z源逆变器并网系统的仿真与分析58-72
• 5.1 Quasi-Z源网络电容的设计58
• 5.2 Quasi-Z源网络电感的设计58-59
• 5.3 Quasi-Z源逆变器交流侧电感的设计59-61
• 5.4 仿真与分析61-72
• 6 总结与展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者简介80

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