光伏并网逆变器控制策略研究

【摘要】：世界经济的快速发展，加剧了全球能源的短缺和生态环境的恶化。人类为了缓解能源和环境的压力，大规模地开发利用可再生洁净能源，促进了世界太阳能光伏发电产业的迅速发展。逆变器及其控制技术是光伏发电领域的关键技术，逆变器的性能及参数直接影响并网安全和发电效率。目前在对光伏并网逆变器设计和控制方法的研究中，PID控制、无差拍控制、重复控制和模糊控制等方法已被广泛使用在其控制策略中，虽然取得了一定成效，但单一的控制方法很难使系统长期稳定，尤其当被控对象参数漂移时，有可能使系统无法稳定。为此，本文所做的工作为以下几个方面： 首先，描述了光伏并网系统的构成，建立了光伏电池模型，详细探究了光伏发电原理和最大功率点跟踪方法。 其次，对传统逆变器的调制方法和现有逆变器的控制技术进行了对比研究，提出了电流内环、电压外环的重复控制综合优化控制方案，引入电流内环反馈，对被控对象的输出漂移参数提前修正，减小被控对象的相位滞后，提高系统的响应速度，增加电压外环重复控制以提高系统的稳定精度和改善电压输出质量。 最后，本文以单相并网逆变器为研究对象，在上述优化控制方案的基础上，以DSP多功能数字化芯片为核心控制元件，设计了光伏并网逆变器的硬件电路和软件流程，并对系统进行了仿真实验。实验结果表明采用上述方案设计的光伏并网逆变器具有输出电压波形质量好，抗干扰能力强，总谐波畸变率小的优点，在线性和非线性负载条件下均保持了高稳定性的输出效果，完全满足光伏发电并网智能化逆变器的要求。 本文所做的上述工作，对于研究光伏并网控制的工作人员具有一定的实际应用价值。 【关键词】：光伏发电并网 智能化逆变器 双环重复控制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-12
• 1.1.1 本文的研究背景9-10
• 1.1.2 光伏技术的国内外研究现状10-12
• 1.2 本文所研究的工作12-14
• 第2章 光伏发电并网原理及系统构成14-22
• 2.1 光伏发电原理14-19
• 2.1.1 光伏电池模型及工作原理14-16
• 2.1.2 光伏阵列最大功率跟踪方法16-19
• 2.2 光伏发电并网系统的构成19-21
• 2.2.1 光伏发电系统的设备组成19-20
• 2.2.2 光伏发电并网系统的主要结构20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 逆变器控制原理分析及优化控制策略设计22-50
• 3.1 逆变器的组成结构及分类22-24
• 3.2 逆变器的调制原理分析24-34
• 3.2.1 传统逆变器的调制方法24-26
• 3.2.2 SPWM 技术方法26-28
• 3.2.3 SVPWM 技术方法28-30
• 3.2.4 基于 SVPWM 的 SPWM 技术方法30-34
• 3.3 谐波理论分析及抑制策略34-36
• 3.4 逆变器控制策略分析36-40
• 3.4.1 PID 控制36
• 3.4.2 无差拍控制36-37
• 3.4.3 模糊控制37-39
• 3.4.4 重复控制39-40
• 3.5 逆变器的控制方案40-49
• 3.5.1 双环控制策略分析44-45
• 3.5.2 双环控制系统的状态解耦45-46
• 3.5.3 重复控制器设计46-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 光伏并网逆变器的软硬件设计及实现50-62
• 4.1 系统总体功能结构设计50-51
• 4.2 系统硬件设计51-58
• 4.2.1 逆变器的主电路51
• 4.2.2 EG8010 芯片介绍51-55
• 4.2.3 驱动电路分析55
• 4.2.4 输出电压反馈电路55-56
• 4.2.5 过压和欠压保护56
• 4.2.6 输出电流反馈56-57
• 4.2.7 温度检测反馈57
• 4.2.8 频率设定57-58
• 4.3 系统软件设计58-59
• 4.4 系统试验及结果59-61
• 4.4.1 参数选取59
• 4.4.2 结果分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66

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