三相光伏并网逆变器与控制技术的研究

【摘要】：光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的核心组成部分。本文以三相双级式并网逆变器为研究对象，对光伏并网逆变器的两大核心问题——最大功率点跟踪（MPPT）和逆变器并网双闭环PI控制问题进行深入研究，解决最大功率点跟踪速度与稳态振荡的矛盾，实现逆变器并网电流无误差地跟踪网侧电压。 针对最大功率点跟踪速度慢与稳态振荡等问题，本文深入比较分析了电导增量法等典型MPPT算法，提出一种改进的变步长电导增量最大功率点跟踪速算法。该算法结合了定电压法与变步长电导增量法的优点，仿真结果表明改进的变步长电导增量法能够快速地跟踪到当前最大功率点处，且进入稳态后无振荡现象。 为实现逆变器并网电流无误差地跟踪网侧电压问题，本文以三相双级式并网逆变器为研究对象，并确定并网逆变器主电路拓扑结构。分析了三相SPWM与SVPWM技术应用于逆变器调制的优缺点，建立三相逆变器模型，仿真结果表明采用SVPWM调制的逆变器输出电压及电流的谐波性能好，直流电压利用率最高。同时仿真分析了死区时间对逆变器输出的影响以及L与LCL滤波器的设计方法与性能。 光伏并网逆变器系统的仿真研究。搭建具有电流前馈功能的电流内环、电压外环的双闭环PI并网控制策略的系统仿真模型。仿真结果表明相对于一般的双闭环并网控制策略，带电流前馈功能的双闭环控制策略可以更好的实现逆变器的并网控制。逆变器电流能够无差地跟踪网侧电压频率，正弦度好，谐波小；在光照强度发生变化时，逆变器可快速调整功率输出，在过渡过程中无振荡。 【关键词】：并网逆变器 最大功率点跟踪 双闭环 电流前馈 PI控制
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 新能源8-11
• 1.1.1 新能源简介8-10
• 1.1.2 太阳能及光伏发电10-11
• 1.2 课题背景11-15
• 1.2.1 国内外发展现状11-12
• 1.2.2 光伏发电系统的分类12-14
• 1.2.3 光伏并网逆变器研究现状14-15
• 1.3 论文主要工作15-16
• 2 光伏电池最大功率跟踪（MPPT）控制算法研究16-28
• 2.1 光伏电池数学模型及外输出特性16-19
• 2.1.1 光伏电池工作原理及数学模型16-18
• 2.1.2 光伏电池输出特性18-19
• 2.2 Boost 电路实现 MPPT 原理19-24
• 2.2.1 定电压跟踪法（CVT）21
• 2.2.2 扰动观察法（P&O）21-22
• 2.2.3 电导增量法22-24
• 2.3 改进变步长电导增量法24-25
• 2.4 仿真实验分析25-27
• 2.4.1 电导增量法与变步长电导增量法仿真比较25
• 2.4.2 改进变步长电导增量法 MPPT 仿真25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 光伏并网逆变器拓扑与逆变控制的研究28-43
• 3.1 光伏并网逆变器的拓扑结构28-30
• 3.2 三相 PWM 逆变电路30-38
• 3.2.1 三相 SPWM 逆变电路30-33
• 3.2.2 三相 SVPWM 逆变电路33-38
• 3.3 死区时间的影响38-40
• 3.4 光伏并网逆变器的交流侧滤波结构40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 光伏并网逆变器并网控制策略的研究与仿真43-57
• 4.1 光伏并网逆变器的并网控制43-48
• 4.1.1 光伏并网逆变器控制模式43-46
• 4.1.2 光伏发电系统与电网之间的功率传递极性46-48
• 4.2 光伏并网逆变器并网控制策略研究48-53
• 4.2.1 逆变器有功和无功功率的解耦49-51
• 4.2.2 PI 控制器设计51-53
• 4.3 仿真验证53-56
• 4.3.1 稳态运行53-55
• 4.3.2 动态运行55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 结论57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62

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