【摘要】：社會進(jìn)步需要依靠堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)、富足的精神文明和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),更離不開能源的消費,而有限的化石能源和社會的可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)今新形式矛盾,以光伏發(fā)電為代表的清潔能源發(fā)電方式對國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整有著重要意義。小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)具有安裝方便、靈活性強、受地域環(huán)境影響小、可移植性高等優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于屋頂光伏分布式發(fā)電、公用電網(wǎng)覆蓋不到的偏遠(yuǎn)地區(qū)用電場合。本文從小功率光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和并網(wǎng)控制策略兩方面展開深入研究。首先,分析各類小功率逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,在兩級式自隔離的交錯反激式逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上,研究直流側(cè)與并網(wǎng)側(cè)功率不平衡情況下,并網(wǎng)電壓對電網(wǎng)電壓沖擊。根據(jù)交錯反激式電路輸出電壓波形,考慮系統(tǒng)設(shè)計成本、體積和效率等因素,提出一種軟件補償控制的交錯反激式逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),根據(jù)時序分析不同的電路工作狀態(tài),詳細(xì)說明了電路的工作原理和控制過程,仿真驗證補償控制具有抑制交錯反激式的輸出電壓波動的效果,輸出電壓波形更平滑。其次,在分析對比了小功率逆變器常用的數(shù)字并網(wǎng)控制策略優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上,研究非理想電網(wǎng)條件下單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的無功補償問題,設(shè)計了一種基于廣義二階積分(Second Order Generalized Integral,SOGI)的矢量并網(wǎng)控制方法。利用廣義二階積分建立虛擬靜止坐標(biāo)系,從系統(tǒng)輸出有功功率中分離出與電網(wǎng)同頻同相的交流分量作為其無功補償量,并結(jié)合電壓電流雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略,解決了電網(wǎng)電壓干擾下的并網(wǎng)無功補償問題。仿真實驗結(jié)果驗證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單相并網(wǎng)運行,且具有良好的穩(wěn)定性和魯棒性。最后,根據(jù)小功率單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求,硬件方面,完成了交錯反激式逆變器主電路、驅(qū)動電路、微處理器控制電路、輔助電路等硬件電路的設(shè)計;軟件方面,完成了系統(tǒng)控制主程序、交錯反激式補償控制中斷程序和并網(wǎng)控制中斷程序等軟件程序設(shè)計。在PSIM軟件及電力電子測試平臺上進(jìn)行了仿真及實驗驗證,實驗結(jié)果表明:并網(wǎng)逆變器輸出電流的波形平滑,且頻率和相位與電網(wǎng)電壓保持一致,總的電流畸變率(THD)保持在5%以內(nèi),整體滿足單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)要求。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM615
【圖文】：

圖 1.1 世界與中國的能源儲蓄總量對比結(jié)果，全球可支配煤炭儲量還有不到 200 年的開采期，石油的開采也60 年，很明顯快要出現(xiàn)能源供應(yīng)斷層[2]。在 2018 年的《BP 世界能源鑒》）中，明確指出上一年全球一次能源消費總量呈現(xiàn)出強勁增長明顯高于過去十年的平均增長，增速達(dá)到 2013 年以來最大值。中世界榜首的能源消費大國，在 2016 年到 2017 年間，一次能源消費管炭消費占比由十年前的 73.6%和 2016 年的 62.0%降至 2017 年的能源消費的主要地位[3]。世界與中國一次能源消費累計如表 1.1 所表 1.1 世界與中國一次能源累計消費量（億噸）年度 2014 2015 2016 2017 2017 年增長率中國 2973.5 3009.8 3047.2 3132.2 3.1%世界 12953.9 13060.2 13258.5 13511.2 2.2%

紀(jì) 90 年代開始，光伏發(fā)電成為影響世界能源結(jié)構(gòu)的重要因素電中，光伏發(fā)電裝機容量和發(fā)電量表現(xiàn)最為搶眼，除了具有能源一樣無污染、容量大的特點，太陽能還有以下明顯優(yōu)勢替品：能、風(fēng)能、潮汐能是具有相對穩(wěn)定的分布范圍，開采受地域限最為廣泛，更容易采集，具有可持續(xù)性發(fā)展的特點；的開采會破壞原有的生態(tài)平衡，對生態(tài)環(huán)境具有較大的沖擊環(huán)；陽能隨處可見，在偏遠(yuǎn)地區(qū)，家用光伏發(fā)電可提供生活用電，電網(wǎng)，提高新能源發(fā)電占比，完善公用電網(wǎng)體系，調(diào)整能源三年在科技快速發(fā)展和政策支持下，光伏發(fā)電成本比預(yù)計下為風(fēng)電、水電等發(fā)電方式的強勁對手。年到 2017 年，全球和我國太陽能光伏安裝量如圖 1.2 所示[5]

的蓄電池中，當(dāng)無光照光伏系統(tǒng)不進(jìn)行轉(zhuǎn)化能量時，由蓄電池向負(fù)載供電，圖 1.3 為離網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電框圖，圖 1.4 為并網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電框圖。圖1.3 離網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電框圖圖1.4 并網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電框圖功率級數(shù)不同的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，其電壓、電流的輸入輸出指標(biāo)不同，大功率系統(tǒng)更多是以集中式體現(xiàn)，光伏電池陣列輸出電壓直接流入?yún)R流箱，同直流電壓柜并聯(lián)輸出到逆變器，具有高穩(wěn)定性、低建設(shè)成本和低維修成本的特點，缺點是安裝過程受地域影響較大，安裝地點要求地勢平緩，光照充足；小功率則以分布式發(fā)電居多，不受地域限制，特別適用于樓宇小功率系統(tǒng)，合理利用資源，解決電網(wǎng)難以覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題，其輸入電壓比較小，一般達(dá)不到母線電壓啟動要求，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計中，小功率必須考慮直流母線電壓指標(biāo)，因此小功率和大功率系統(tǒng)[11]的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有偏差

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 高嵩;宋鶴;陳超波;李繼超;;開關(guān)電感Boost變換器建模與仿真分析[J];電源學(xué)報;2015年04期

3 夏鯤;丁曉波;袁印;廖新深;許頗;;低邊有源鉗位交錯反激式微型光伏逆變器設(shè)計[J];太陽能學(xué)報;2015年06期

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本文編號：2764098