本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平光伏并網(wǎng)逆變器控制策略的研究

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【摘要】：隨著可再生能源的大力開(kāi)發(fā)和電力網(wǎng)絡(luò)向高壓大功率等級(jí)的不斷發(fā)展,模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)憑借其不受半導(dǎo)體功率器件容量的限制、易于擴(kuò)展的特點(diǎn),逐漸成為光伏發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此,本文針對(duì)模塊化多電平光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中逆變器的調(diào)制技術(shù)、并網(wǎng)電流的控制環(huán)節(jié)、光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤算法和逆變器的容錯(cuò)控制策略幾方面進(jìn)行了深入研究。首先,根據(jù)MMC的工作原理,建立了MMC的數(shù)學(xué)模型,對(duì)逆變器中子模塊電容電壓的波動(dòng)情況和環(huán)流的成分進(jìn)行分析,給出了子模塊電容和橋臂電感的參數(shù)計(jì)算公式。并對(duì)目前MMC常用的兩種調(diào)制方式最近電平逼近法和載波移相法進(jìn)行了對(duì)比仿真。其次,對(duì)模塊化多電平光伏并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了并網(wǎng)電流的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié),內(nèi)環(huán)采用準(zhǔn)比例諧振控制器準(zhǔn)確跟蹤基頻電流、外環(huán)引入功率前饋控制提高了電壓跟蹤速度;將并網(wǎng)逆變器功率輸出模式分為最大功率輸出和無(wú)功注入兩種模式,在非標(biāo)準(zhǔn)工況下,逆變器轉(zhuǎn)換至無(wú)功注入模式,提高了逆變器的利用率。并在Matlab/Simulink中搭建了MMC的光伏并網(wǎng)系統(tǒng),對(duì)上述控制環(huán)節(jié)及不同的功率輸出模式進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后,建立了容錯(cuò)時(shí)MMC的平均開(kāi)關(guān)模型,對(duì)容錯(cuò)時(shí)MMC的電氣特性進(jìn)行分析,針對(duì)MMC子模塊發(fā)生故障時(shí),剩余子模塊不足以支撐直流母線電壓導(dǎo)致逆變器不能繼續(xù)運(yùn)行的問(wèn)題,提出了只旁路故障子模塊的改進(jìn)容錯(cuò)控制策略,通過(guò)改變上、下橋臂各子模塊電容電壓參考值和載波移相角,保證了子模塊對(duì)直流母線電壓的支撐和環(huán)流主要成分的不改變,使MMC能夠繼續(xù)運(yùn)行。與傳統(tǒng)的對(duì)稱容錯(cuò)相比,提高了MMC輸出電平的個(gè)數(shù),降低了輸出電流的諧波畸變率;改進(jìn)了容錯(cuò)時(shí)的最大功率跟蹤控制環(huán)節(jié),將恒壓?jiǎn)?dòng)的方法應(yīng)用到光伏陣列的最大功率跟蹤控制中,解決了容錯(cuò)時(shí)直流母線電壓恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,并在MMC并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型中驗(yàn)證了文中改進(jìn)后的容錯(cuò)控制策略和最大功率點(diǎn)跟蹤環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平逆變器 準(zhǔn)比例諧振控制 最大功率點(diǎn)跟蹤算法 故障容錯(cuò)控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)10-14
• 1.2.1 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀10
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)形式10-11
• 1.2.3 光伏陣列配置方式11-13
• 1.2.4 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤算法13-14
• 1.3 MMC的關(guān)鍵技術(shù)14-17
• 1.3.1 MMC的控制方法14-15
• 1.3.2 MMC子模塊的電容電壓控制15-16
• 1.3.3 MMC的故障容錯(cuò)控制16-17
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 MMC的工作原理及調(diào)制技術(shù)的研究18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 MMC的工作原理18-25
• 2.2.1 MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2.2 MMC的主電路參數(shù)計(jì)算21-25
• 2.3 MMC調(diào)制技術(shù)的研究25-31
• 2.3.1 載波移相調(diào)制技術(shù)26-27
• 2.3.2 最近電平逼近調(diào)制技術(shù)27-29
• 2.3.3 載波移相和最近電平逼近調(diào)制技術(shù)的對(duì)比分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 MMC光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32-54
• 3.1 引言32
• 3.2 MMC并網(wǎng)逆變器總體控制框圖和工作原理32-33
• 3.3 MMC并網(wǎng)逆變器相關(guān)控制環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)33-43
• 3.3.1 帶有功率前饋的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)33-40
• 3.3.2 子模塊電容電壓控制和環(huán)流抑制控制環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)40-43
• 3.4 MMC并網(wǎng)逆變器功率輸出模式的轉(zhuǎn)換43-48
• 3.4.1 最大功率輸出模式43-47
• 3.4.2 無(wú)功注入模式47-48
• 3.5 MMC光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的總體仿真48-53
• 3.5.1 MMC帶有功率前饋的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的仿真48-50
• 3.5.2 MMC環(huán)流抑制環(huán)節(jié)的仿真50-51
• 3.5.3 MMC并網(wǎng)逆變器不同工作模式的仿真51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第4章 MMC的改進(jìn)容錯(cuò)控制策略的研究54-71
• 4.1 引言54
• 4.2 容錯(cuò)時(shí)MMC平均開(kāi)關(guān)模型的建立54-59
• 4.3 改進(jìn)容錯(cuò)控制策略的研究59-61
• 4.4 改進(jìn)容錯(cuò)控制策略的仿真分析61-66
• 4.4.1 正常工作模式仿真61-62
• 4.4.2 不對(duì)稱容錯(cuò)模式仿真62-66
• 4.5 容錯(cuò)時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤控制環(huán)節(jié)的改進(jìn)66-68
• 4.6 容錯(cuò)時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤控制環(huán)節(jié)的仿真分析68-70
• 4.7 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78

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1 白路;史U，

本文編號(hào)：1023360