光伏发电并网逆变控制技术研究

【摘要】：随着经济的发展与科技的进步，人类对于能源的需求越来越大。传统的化石能源已经满足不了未来人类对于能源的需求，因此，世界主要发达国家均将开发替代能源作为国家未来能源战略的重点。太阳能作为人类最早开发利用的一种能源，由于其清洁、无污染而又储量近乎无限的优点又重新走进了人类的视野。光伏发电技术作为太阳能利用的一种重要的技术手段，其研究对缓解能源危机具有重要意义。 论文首先介绍了光伏并网发电系统的结构组成，分别论述了各个部分的功能。作为光伏并网发电系统的关键，三相并网逆变器控制技术的研究是本文的重点内容。在此之前，论文先对三相并网逆变器进行了研究，分析了逆变器的结构、工作原理以及其主要应用类型，特别就并网逆变系统常用的电流型逆变器与电压型逆变器进行比较与研究，并总结出了其各自的特点。然后本文选取电压型逆变器作为三相光伏并网系统主电路结构，并对其数学模型进行了分析，推导出了其在dq坐标系下的数学模型，为逆变控制技术的研究做了准备。 通过对光伏电池输出特性的研究，明确了光伏电池输出的非线性特性。重点分析了几种常用的MPPT方法，比较后选用增量电导法作为本文实现MPPT的具体算法。 论文提出一种基于双环控制的逆变器功率控制策略。该方法的基本思想为：让光伏并网发电系统的并网功率跟踪光伏阵列输出的最大功率。文中选用SVPWM调制方式对并网电流进行控制，电流环作为内环用PI调节器进行调节，其输出量作为SVPWM调制信号。以光伏电池MPPT环节得到的最大输出功率作为功率外环的参考功率，将其与并网点的瞬时功率进行比较后，经PI调节其输出作为电流内环的参考量。根据上述控制思想论文给出了光伏电池及MPPT的仿真模型、三相光伏并网发电系统仿真模型等。通过仿真实验，得到了增量电导法实现MPPT的特性曲线，结果表明这种方法具有优越的特性；三相光伏并网逆变系统的仿真结果表明，本文提出的功率控制策略的控制效果完全符合并网要求，验证了该方法的可行性。 文章最后简单介绍了光伏并网发电系统中存在的孤岛效应，并对几种常用的检测方法进行了分析与研究。 【关键词】：光伏系统 并网逆变器 功率控制 SVPWM
【学位授予单位】：华北水利水电学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 太阳能产业发展与研究现状10-12
• 1.2.1 国内外光伏产业10-11
• 1.2.2 光伏并网发电技术研究现状11-12
• 1.3 光伏并网发电系统简介12
• 1.4 本文的主要内容12-14
• 2 三相光伏并网逆变器的研究14-29
• 2.1 逆变器的结构及工作原理14-15
• 2.2 电压型逆变器（VSI）和电流型逆变器（CSI）15-18
• 2.2.1 电压型逆变电路16-17
• 2.2.2 电流型逆变电路17-18
• 2.3 三相光伏并网逆变器的数学建模18-21
• 2.3.1 在 ABC 坐标系下的数学模型18-19
• 2.3.2 dq 坐标系下 VSI 的数学模型19-21
• 2.4 电流并网的控制方式21-26
• 2.4.1 滞环电流瞬时值比较方式21-22
• 2.4.2 SPWM 控制方式22
• 2.4.3 SVPWM 控制方式22-26
• 2.5 逆变器的主要技术指标26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 光伏电池的输出特性与 MPPT 技术研究29-37
• 3.1 光伏电池输出特性的研究29-32
• 3.1.1 光伏电池的构成及发电原理29-30
• 3.1.2 光伏电池特性分析30-31
• 3.1.3 光伏电池阵列的输出特性曲线31-32
• 3.2 光伏阵列 MPPT 控制策略的研究32-36
• 3.2.1 扰动观测法32-34
• 3.2.2 增量电导法34-35
• 3.2.3 模糊控制35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 基于瞬时功率控制策略的研究37-52
• 4.1 功率控制策略37-39
• 4.1.1 直接功率控制策略37
• 4.1.2 瞬时功率理论37-39
• 4.2 基于 dq 坐标系的瞬时功率控制策略39-42
• 4.2.1 电流内环控制系统的设计39-42
• 4.2.2 功率外环控制的设计42
• 4.3 光伏发电并网系统仿真42-49
• 4.3.1 光伏发电并网系统的控制42-43
• 4.3.2 光伏电池仿真模型及 MPPT 的实现43-45
• 4.3.3 光伏逆变器的并网仿真及分析45-49
• 4.4 并网滤波器的选取49-51
• 4.4.1 常用滤波器49-51
• 4.4.2 LC 型滤波器51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 孤岛效应及检测方法52-58
• 5.1 孤岛效应及其危害52
• 5.2 孤岛检测方法52-57
• 5.2.1 主动频移法52-54
• 5.2.2 主动相移法54-55
• 5.2.3 无功补偿法55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 作者攻读硕士期间参加的项目64
• 作者攻读硕士期间发表的论文64

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