【摘要】：分布式能源的互聯(lián)大幅提高電網(wǎng)的效能、可靠性、安全性等。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,可再生清潔能源正在被優(yōu)先地開發(fā)利用。因此,大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝總量獲得了迅速的增長。得益于電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)以及用戶對于高效率的追求,光伏發(fā)電技術(shù)的飛速發(fā)展。現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)必須保證所注入電能的質(zhì)量,殘酷的市場競爭則要求光伏發(fā)電系統(tǒng)本身的效率越高越好。級聯(lián)光伏系統(tǒng)無需笨重的工頻變壓器即可并入中高壓的區(qū)域電網(wǎng),這將有助于功率密度的提高;級聯(lián)光伏系統(tǒng)具有與級聯(lián)模塊的個數(shù)成正比例的等效開關(guān)頻率,這將能以有限的模塊開關(guān)頻率獲得高的輸出電流質(zhì)量;級聯(lián)光伏系統(tǒng)的多個模塊共同承擔(dān)大功率與高電壓,這將有助于降低模塊選型的難度、降低所選模塊的成本。除此之外,級聯(lián)光伏系統(tǒng)還具備模塊化、規(guī)�；约翱煞植紝嵤┑淖畲蠊β庶c跟蹤能力等優(yōu)點。然而,模塊不匹配對級聯(lián)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效的運行帶來了新的挑戰(zhàn)。一方面,模塊傳輸?shù)挠泄β实牟黄ヅ鋾苯右鹉K的交流側(cè)電壓的不對稱分布,這會導(dǎo)致H橋逆變器的過調(diào)制。另一方面,由直流-直流變換器捕獲的最大功率點有功功率不能及時、平順地向電網(wǎng)傳輸,將會導(dǎo)致直流母線電壓過高或過低。當(dāng)模塊不匹配時,為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定,常見的過設(shè)計包括增加額外的能量儲存或者能量變換環(huán)節(jié)、增大系統(tǒng)的電壓與功率設(shè)計裕量,以及舍棄系統(tǒng)的最大功率跟蹤功能。過設(shè)計的做法會提高系統(tǒng)的造價、降低系統(tǒng)的運行效率。為使系統(tǒng)兼具高效性與穩(wěn)定性,有學(xué)者提出了基于調(diào)制策略的解決方案,根據(jù)有功的分配來調(diào)整各模塊的驅(qū)動脈沖,但現(xiàn)有的解決方案僅基于傳統(tǒng)的基于載波的調(diào)制方法,所涉及的模塊不匹配程度往往較輕。鮮有學(xué)者給出能應(yīng)對較嚴(yán)重的模塊不匹配情況下的調(diào)制策略。為了能應(yīng)對較嚴(yán)重的模塊不匹配,有學(xué)者提出了向電網(wǎng)注入無功或者從電網(wǎng)吸收無功以補償模塊輸出電壓不平衡的策略。然而,無功補償因受限于電網(wǎng)的需求而不能完全自主,再者,過多的無功會增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)、降低系統(tǒng)的運行效率。為此,本文將尋求更高效的、能應(yīng)對更嚴(yán)重的模塊不匹配的解決方案。本文的主要工作有:1對模塊不匹配問題進行了詳細的分析級聯(lián)光伏系統(tǒng)固有模塊不匹配問題。在模塊不匹配工況下,會引入諸多的問題如:直流側(cè)過/欠壓、交流側(cè)電流畸變等,嚴(yán)重時,系統(tǒng)會失去穩(wěn)定。目前少數(shù)文獻給出了解決方案,但這些文獻并未詳細給出模塊不匹配的對于系統(tǒng)產(chǎn)生影響的機理。因此,本文將首先分析級聯(lián)光伏系統(tǒng)的功率-電壓分布關(guān)系,依此,將詳細地給出模塊不匹配的影響機理,同時,展現(xiàn)傳統(tǒng)方案的不足之處。2提出了一種改進的基于載波層疊的脈沖寬度調(diào)制(Carrier level-shifted pulse width modulation,LSPWM)策略在電力電子系統(tǒng)中,脈沖寬度調(diào)制(Pulse width modulation,PWM)能被用來解決一些傳統(tǒng)控制所不能克服的問題。本文首先分析了傳統(tǒng)LSPWM能允許模塊不匹配的特性及其局限性,其次羅列了級聯(lián)H橋變換器的開關(guān)狀態(tài)并且分析了它們的特點,對開關(guān)狀態(tài)進行了優(yōu)化的排布,最終形成了開關(guān)事件消耗少、能實時調(diào)整模塊直流電壓利用率的開關(guān)切換模式,即一種改進的LSPWM調(diào)制策略。所提改進的調(diào)制策略能使得系統(tǒng)一直工作在綜合性能的優(yōu)化區(qū)域。3提出了一種基于改進LSPWM和無功注入的模塊不匹配補償策略為了進一步拓展級聯(lián)光伏系統(tǒng)的運行區(qū)間,本文提出了一種基于改進LSPWM和無功注入的模塊不匹配補償方案。本文首先分析了無功補償?shù)臋C理,其次結(jié)合改進的LSPWM策略,對無功補償?shù)倪^程進行了優(yōu)化,形成了所提的無功補償策略。相比較傳統(tǒng)策略,所提策略能很大程度地節(jié)省無功補償量、減少開關(guān)切換次數(shù)以及自發(fā)地進行無功的最優(yōu)分配,使得級聯(lián)光伏系統(tǒng)能高效地運行于更寬廣的區(qū)間。4提出了一種三相功率平衡策略與模塊不匹配補償策略的協(xié)調(diào)機制本文還給出了級聯(lián)光伏系統(tǒng)的三相不平衡問題的分析以及相應(yīng)的解決策略。進而,本文引申分析了三相平衡控制對于模塊不匹配帶來的二次影響,依此,提出了一種相間的功率平衡策略與相內(nèi)的模塊不匹配補償策略的協(xié)調(diào)機制。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46;TM615
【圖文】：

可見，盡管 PSPWM 具有類似的直畸變。對比而言，所提出的方法不僅保證了直流高質(zhì)量。圖 4.27(c)、(d)則呈現(xiàn)了 Case 2 中兩種略采用的是 range-extending 模式 (Comb13/Com，不同之處在于網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量的差距更大了。，圖 4.28 比較了下面幾種情況下的效率曲線：1）提 (Comb1/Comb1), 2）提出的 range-extending, 和 3）PSPWM。這些模塊運行在平衡的工況下 300W，并采用所提出的調(diào)制方法（不論是 loss式），系統(tǒng)的效率高于 90.9%，最高的效率為 95.M 的效率更低，并且與所提出方法的差距在某些的結(jié)論是：所提出的調(diào)制方法比傳統(tǒng)的 PSPWM

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2712626