光伏并网逆变器控制技术的研究

【摘要】：为解决能源短缺和环境污染两大难题,太阳能光伏发电近年来受到世界各国广泛关注,其中并网逆变器控制技术作为光伏发电系统的关键环节,成为目前研究的热点。本文选择带LCL滤波器的三相桥式并网逆变器为研究对象,分析了LCL滤波器谐振峰产生的原理及抑制的措施,重点讨论了并网逆变器的控制技术,分别从并网电流和输入功率两方面入手研究了三种控制方法,通过仿真分析验证了三种方法的控制性能。 首先,对光伏并网发电系统中并网逆变器的拓扑结构进行介绍,在此基础上选择三相桥式逆变器作为本文的研究重点；对LCL滤波器进行参数设计；分析了当前应用比较广泛的并网逆变器控制技术。 其次,采用了基于准比例谐振(QPR)控制器的电流双闭环并网控制技术,利用电容电流内环的反馈控制作为有源阻尼来抑制LCL滤波器的谐振峰；在QPR电流双闭环控制技术的基础上,利用谐振环节对特定频率增益无限大的特点,分析了具有抑制特定次谐波能力的谐波补偿器。 再次,分析了基于滞环功率控制的并网控制技术,由于该控制方法采用滞环控制,使得开关频率不固定,增大系统的滤波难度,在滞环功率控制的基础上研究了一种基于滤波电感在线估算的定频直接功率控制方法,解决了滞环控制中开关频率不固定的缺点,同时兼具滞环控制的响应速度快,鲁棒性好等优点,最后对两种直接功率控制方法进行比较分析。 最后,分析光伏并网逆变器和有源滤波器的工作特点,找出其统一控制的结合点,实现一机多用,降低应用成本,提高系统利用效率。采用基于准比例谐振(QPR)的电流双环控制技术,重点分析了统一控制条件下的三种工作模式。 【关键词】：光伏并网 电流控制 直接功率控制 有源滤波
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-13
• 1.2 光伏系统并网控制国内外现状13-14
• 1.3 光伏并网发电技术指标14-15
• 1.3.1 国内标准14
• 1.3.2 国外标准14-15
• 1.4 本论文主要研究内容15-17
• 第2章 光伏并网逆变系统及其控制技术17-27
• 2.1 光伏并网逆变系统17-22
• 2.1.1 光伏并网发电系统结构17-18
• 2.1.2 并网逆变器的拓扑结构18-20
• 2.1.3 并网逆变系统滤波器20-22
• 2.2 并网逆变器控制技术22-25
• 2.2.1 电流闭环控制技术23-24
• 2.2.2 直接功率控制技术24-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第3章 基于准比例谐振的电流双闭环并网控制27-43
• 3.1 电流闭环控制技术分析27-28
• 3.2 准比例谐振控制器的研究28-32
• 3.2.1 比例积分控制器分析28-29
• 3.2.2 准比例谐振控制器分析29-32
• 3.3 准比例谐振控制器的设计与稳定性分析32-36
• 3.3.1 准比例谐振控制技术研究32-33
• 3.3.2 控制器设计与稳定性分析33-36
• 3.4 基于准比例谐振的系统控制和仿真分析36-39
• 3.4.1 系统控制研究36-37
• 3.4.2 系统仿真分析37-39
• 3.5 比例谐振谐波补偿器39-42
• 3.5.1 谐波补偿器的基本原理39-40
• 3.5.2 谐波补偿器的仿真分析40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 基于直接功率的并网控制技术研究43-64
• 4.1 基于滞环直接功率的并网控制43-54
• 4.1.1 滞环直接功率控制工作原理43-48
• 4.1.2 功率滞环比较器48-50
• 4.1.3 开关频率控制50-52
• 4.1.4 滞环直接功率控制仿真分析52-54
• 4.2 改进型定频直接功率并网控制技术研究54-62
• 4.2.1 并网逆变器输出电压估算55-57
• 4.2.2 滤波电感在线估算57-58
• 4.2.3 无电网电压传感器的控制58-59
• 4.2.4 改进型定频直接功率控制仿真分析59-62
• 4.3 滞环控制与改进定频控制比较分析62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 光伏并网逆变器与有源滤波器的统一控制64-76
• 5.1 有源滤波器的工作原理64-69
• 5.1.1 谐波与无功检测原理65-66
• 5.1.2 三相不平衡电压下的同步锁相环技术66-69
• 5.2 光伏并网逆变器与有源滤波器的统一控制69-71
• 5.3 统一控制仿真分析71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81

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