大功率光伏并网逆变器控制策略研究

【摘要】：摘要：作为21世纪的重要代替能源之一,光伏发电因其具有资源丰富、无污染、可实现建筑一体化等优点,正得到越来越广泛的开发应用。但由于光伏发电是一种间歇性能源,在并网应用中仍有许多技术问题亟待解决,尤其是大功率光伏并网系统,对电力系统的影响已不可忽略。因此,本文基于单级式大功率光伏并网逆变器,对其控制策略进行了分析研究,并通过仿真和实验对采用的控制策略进行了验证。 论文首先对光伏电池进行了数学建模,并基于MATLAB/Simulink搭建了单峰值及多峰值输出特性的仿真模型,提出了一种梯度式变步长扰动观察法可有效解决常规扰动给观察法在稳态和动态性能间的矛盾,在上述扰动观察法基础上加入了功率预测算法可消除扰动观察法存在的误判问题。进而,加入了全局扫描思想实现了对多峰值特性下的全局最大功率点跟踪。最后通过仿真对上述算法进行了验证。建立了三相两电平并网光伏逆变器的数学模型,推导了基于通用矢量的坐标变换,构建的基于电流前馈解耦的双闭环控制,使用LCL滤波器推导并使用了基于电容电流前馈的有源阻尼控制策略,并通过仿真进行验证。 研究了三相电网不平衡对并网光伏逆变器的影响,提出了采用并网电流平衡的控制策略,基于陷波器处理的正负序分离技术采用了双电流环闭环的控制策略,并改进常用的dq轴软件锁相技术使控制系统能稳定锁准正序电压的基波分量以达到稳定锁相的目的。通过仿真对上述控制算法进行验证。 对孤岛效应发生机理进行了研究,针对并联LCR负载,对常用的主动防孤岛策略进行了分析,在此基础上采用无功功率扰动的防孤岛检测方法,对无功功率扰动范围以及扰动周期进行了分析并通过仿真验证了无功功率扰动算法的有效性。 对并网逆变器的主电路相关参数设计,并对控制系统的硬件配置及软件中断程序进行了叙述。最后,为了验证该系统的性能,根据“金太阳”CGC/GF001:2009标准中规定的要求进行测试。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 LCL滤波器 MPPT 孤岛效应
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 光伏发电的背景及意义9
• 1.2 光伏发电的国内外发展现状9-10
• 1.3 光伏发电系统及其控制技术研究现状10-19
• 1.3.1 光伏发电系统的分类10-14
• 1.3.2 光伏发电控制技术分类14-19
• 1.4 论文的主要工作19-21
• 2 光伏电池数学模型建立及MPPT控制策略的研究21-38
• 2.1 光伏阵列的数学模型建立及多峰值特性分析21-24
• 2.1.1 光伏阵列的数学模型建立21-23
• 2.1.2 复杂环境下多峰值特性分析23-24
• 2.2 基于MATLAB的光伏阵列建模与仿真24-29
• 2.2.1 500kW光伏阵列建模与仿真24-27
• 2.2.2 光伏阵列多峰值特性的建模与仿真27-29
• 2.3 光伏阵列的MPPT控制策略研究29-37
• 2.3.1 常用MPPT控制策略比较29-33
• 2.3.2 变步长扰动观察法的实现33-35
• 2.3.3 功率预测算法35-36
• 2.3.4 多峰值MPPT算法的实现36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 三相单级式光伏逆变器并网控制策略研究38-67
• 3.1 并网逆变器的数学模型38-44
• 3.2 光伏逆变器并网电流常规控制策略44-50
• 3.2.1 并网逆变器的主电路拓扑45-46
• 3.2.2 并网电流常规控制策略46-50
• 3.3 LCL滤波器有源阻尼控制策略50-53
• 3.4 电网不平衡时的并网电流平衡控制策略53-60
• 3.4.1 三相不平衡概述53-54
• 3.4.2 并网电流平衡控制策略54-57
• 3.4.3 正负序分离技术57
• 3.4.4 锁相环设计57-59
• 3.4.5 基于双电流闭环控制的LCL有源阻尼控制策略59-60
• 3.5 三相并网逆变器建模及并网电流控制策略仿真60-66
• 3.5.1 电网平衡条件下的逆变器建模及并网电流控制策略仿真60-64
• 3.5.2 电网不平衡时的并网电流平衡控制策略建模与仿真64-66
• 3.6 本章小结66-67
• 4 光伏并网系统的防孤岛效应检测方法研究67-74
• 4.1 孤岛效应概述67-68
• 4.2 常用的孤岛效应检测方法68-71
• 4.2.1 被动式检测法69
• 4.2.2 主动式检测法69-71
• 4.3 基于无功功率扰动的主动式检测方法研究71-73
• 4.3.1 负载品质因数定义71-72
• 4.3.2 基于无功功率扰动的主动式检测方法实现原理72-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 500kW大功率光伏发电并网系统设计和逆变器控制策略实验研究74-86
• 5.1 主电路硬件参数设计74-79
• 5.2 并网逆变器控制系统设计79-83
• 5.2.1 控制系统硬件设计79-80
• 5.2.2 控制系统软件设计80-83
• 5.3 实验与结果分析83-85
• 5.4 本章小结85-86
• 结论86-88
• 参考文献88-92
• 附录92-93
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文93-94
• 致谢94

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

三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究    刘飞;查晓明;段善旭;

太阳能光伏发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

基于MATLAB的光伏电池通用数学模型    王长江;

LCL滤波电压源并网逆变器多环控制策略设计    杨淑英;张兴;张崇巍;谢震;曹仁贤;

大容量并网光伏电站技术综述    赵争鸣;雷一;贺凡波;鲁宗相;田琦;

基于dq变换的三相软件锁相环设计    吉正华;韦芬卿;杨海英;

LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在不平衡电网电压条件下的控制策略    张宪平;

光伏发电与风力发电的并网技术标准    王继东;张小静;杜旭浩;李国栋;

并网光伏发电系统对电网影响的研究    赵平;严玉廷;

太阳能光伏发电市电并网电站的应用    黄磊;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

太阳能供电与半导体制冷箱的设计    张曦;

太阳辐射量与光伏系统优化设计软件    杨金焕;葛亮;

光伏系统设计思路及注意事项    王润波;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

基于积分滑模控制的三电平Buck变换器    黄悦华;

PWM整流器直接功率控制的新型调制策略    郑征;王聪;赵焕;

采用TMS320F2812控制并基于三相半桥逆变器的UPS驱动电路的研究    张忠会;辛玉刚;张伟成;

智能电网的配电可靠性与电能质量问题研究    刘媛媛;段义隆;李佳;

采用电流内模解耦和电压二自由度内模控制的PWM整流器    周渊深;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

PWM整流器新型控制策略研究    郑征;邹瑾;

基于内模控制的功率内环和电容能量外环的PWM整流器    周渊深;李雪龙;

风光互补新能源发电技术研究综述    王育欣;

多传感器卫星数据黑潮变异研究    陈春涛

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现    罗清林

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

多绕组变压器式可调电抗的研究与应用    田军

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

三维标测技术中的定位电场仿真及实验研究    袁恒

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析    杨卫东;薛峰;徐泰山;方勇杰;李碧君;

三相高功率因数整流器的电流控制    杨德刚,刘润生,赵良炳

LCL滤波的电压型有源整流器新型主动阻尼控制    黄宇淇;姜新建;邱阿瑞;

三相数字锁相环的原理及性能    龚锦霞;解大;张延迟;

光伏并网发电系统的控制方法    赵为;余世杰;沈玉梁;苏建徽;

三相电压型整流器的LCL型滤波器分析与设计    张宪平;李亚西;潘磊;赵斌;许洪华;

一种零电压开关双向DC/DC变换器    陈刚,徐德鸿

三相并联有源滤波器输出滤波器设计方法研究    武健,何娜,徐殿国

光伏发电系统中逆变器技术应用及展望    陈维;沈辉;邓幼俊;舒杰;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

变速恒频风力发电系统运行与控制研究    刘其辉

风力发电并网变流器工程问题研究    张强

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

逆变器控制及其并联技术的研究    朱志杰

不对称电网故障下PWM整流器的控制策略的研究    何鸣明

基于光伏并网的逆变器并联技术的研究    王博

光伏发电系统及其应用    刘志军;魏塔;

小功率光伏并网逆变器    王守仁;金新民;杨海柱;

带孤岛效应检测的单周控制三相并网逆变器    于小辉;梁志珊;

光伏并网系统研究    曹海红;

阳光电源并网光伏逆变器率先通过“金太阳”认证    何为;

一种高频环节并网逆变器的实现方案    陈潼;赵荣祥;

基于无差拍控制的并网逆变器    刘伟;戴瑜兴;文劲松;

基于TMS320LF2407A的软件锁相环的设计与实现    安小丹;梁晖;

并网逆变器的自动重启程序设计    姜宪明;黄晓江;冬雷;杨耕;

基于双闭环重复控制的并网逆变器的研究    吴华波;

微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究    史玉立;

基于频率偏移法的光伏并网逆变器孤岛检测    陈曦;李亚楠;陈阿莲;杜春水;张承慧;

一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法    何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;

基于间接电流控制的改进型双BUCK并网逆变器    侯世英;肖旭;彭文雄;张闯;

并网逆变器直流注入控制策略研究    郭小强;邬伟扬;关雅娟;

基于dsPIC的光伏并网发电系统研究    叶刚;

自主研制的10kW太阳能并网发电系统    于元;张志文;王文静;刘波;

LCL并网逆变器入网电流控制技术研究    徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;

并网调节的不间断光伏电源    郑万雷;刘文良;

基于状态空间平均法的光伏并网逆变器控制建模(英文)    杨海柱;金新民;

京仪绿能光伏并网逆变器通过国际权威认证    黄倩

吕全亚：把复杂问题简单化    本报记者 孙人杰　实习生 钟天翼 黄星

光伏发电若要并网 直流先要变成交流    姜小莉 左裔

兆伏集团昂首光伏产业第一方阵    记者 姚秀峰

光伏逆变器在扬并网    记者 邹平　季煜

曹仁贤：清洁高效能源的守护者    本报记者 朱艳燕

世博会为我国光伏产业提供范本    辛桦

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

上广电与AE联合抢滩中国太阳能并网逆变器市场    杨娜

16家入围关键设备目录企业受益    本报记者 邢佰英

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

并网逆变器关键技术研究    姚志垒

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

光伏发电并网系统的相关技术研究    赵杰

多重电枢混合励磁风力发电系统的研究    杨勇

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

LCL型并网逆变器的解耦控制与优化设计    薛明雨

大功率光伏并网逆变系统研究    马亮

单相光伏并网逆变器的研制    施韵

光伏并网逆变器的研究    曹建平

两级式光伏并网逆变器及其功率解耦研究    王翀

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

低成本小功率光伏并网逆变器研究    丰瀚麟

10kW光伏并网逆变器的研制    刘志强

基于模糊控制技术的三相光伏并网逆变器的研究    彭倬

1kVA单级式光伏并网逆变器的研制    孙继健

微电网三相并网逆变器硬件研究与设计    周迪

基于间歇性双边无功率扰动的三相并网逆变器孤岛检测研究    张俊