本文關(guān)鍵詞：基于單相光伏的多逆變器并聯(lián)控制方法研究

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【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的過度消耗和生態(tài)環(huán)境的日漸惡化,新能源以分布式發(fā)電形式進(jìn)入電力市場,其戰(zhàn)略地位也日益凸顯。其中,光伏發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)具的優(yōu)勢在新能源家族中異軍突起,發(fā)展前景樂觀,正在成為未來主導(dǎo)的發(fā)電方式之一。然而,隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們對電力需求的日益增加,單臺光伏發(fā)電裝置已經(jīng)顯示出其局限性,不再符合時(shí)代發(fā)展的趨勢,加之電力電子技術(shù)的日新月異,光伏發(fā)電技術(shù)正朝著大功率、高安全性的并聯(lián)運(yùn)行方向發(fā)展,因此,多逆變器并聯(lián)控制方法的研究就顯示出非凡的價(jià)值和超遠(yuǎn)的意義。本文以基于單相光伏逆變器的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)為研究對象,首先從單相光伏逆變器的建模入手,設(shè)計(jì)了其主電路參數(shù)及解耦控制策略。并以含兩臺單相光伏逆變器的并聯(lián)系統(tǒng)為例,通過建立其等效電路,對多逆變器并聯(lián)運(yùn)行模式進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于虛擬阻抗的下垂控制策略,并設(shè)計(jì)了下垂控制器和虛擬阻抗環(huán)。接下來,針對微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量問題,本文提出了一種孤島模式下的電壓波形改善方法。該方法通過引入特征次微電網(wǎng)諧波電壓反饋環(huán)節(jié)來實(shí)時(shí)調(diào)整并聯(lián)逆變器的等效輸出阻抗,從而有利于降低并網(wǎng)點(diǎn)諧波含量,改善微電網(wǎng)的電壓基準(zhǔn),有效提高逆變器輸出電壓質(zhì)量。文中分析了電壓波形改善方法的原理,并針對傳統(tǒng)下垂控制存在穩(wěn)定性和動態(tài)性不足的缺點(diǎn),提出了一種改進(jìn)下垂控制方法。同時(shí),本文還設(shè)計(jì)了多環(huán)電壓控制器,給出了多逆變器并聯(lián)運(yùn)行的整體控制策略,分析了不同電壓諧波補(bǔ)償參數(shù)對系統(tǒng)的影響。在上述理論分析的基礎(chǔ)上,在Matlab/Simulink仿真平臺中搭建了帶非線性負(fù)載、額定功率為2k W的兩臺逆變器并聯(lián)運(yùn)行的仿真模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了上述電壓波形改善方法的有效性。最后,本文設(shè)計(jì)了帶非線性負(fù)載的多逆變并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺。文中詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)平臺控制系統(tǒng)的主要硬件電路設(shè)計(jì),軟件功能的整體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵子程序的流程圖,并在實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)上對本文所提兩種控制方案進(jìn)行了驗(yàn)證,對比分析了這兩種方案對逆變器電壓波形改善效果、環(huán)流抑制以及電能質(zhì)量的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,本文所提電壓波形改善方法在不加劇環(huán)流的前提下,可明顯改善多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓波形,提高電能質(zhì)量,有效增強(qiáng)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)帶非線性負(fù)載的能力。
【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 多逆變器并聯(lián) 非線性負(fù)荷 孤島模式 公共連接點(diǎn) 電壓諧波補(bǔ)償 電壓波形
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 光伏發(fā)電的研究背景及意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 光伏發(fā)電技術(shù)概述15-18
• 1.4 多逆變器并聯(lián)控制技術(shù)概述18-21
• 1.5 本文課題來源及主要工作21-22
• 第2章 基于單相光伏的多逆變器并聯(lián)控制策略22-36
• 2.1 單相光伏逆變器建模22-29
• 2.1.1 單相光伏逆變器的主電路模型22-23
• 2.1.2 單相光伏逆變器的主電路參數(shù)設(shè)計(jì)23-27
• 2.1.3 單相光伏逆變器的控制策略27-29
• 2.2 基于單相光伏的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)建模29-35
• 2.2.1 基于單相光伏的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效模型分析30-31
• 2.2.2 下垂控制器的設(shè)計(jì)31-33
• 2.2.3 引入虛擬阻抗的阻性等效輸出阻抗設(shè)計(jì)33-34
• 2.2.4 基于單相光伏的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制策略34-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第3章 多逆變器并聯(lián)運(yùn)行的電壓波形改善方法36-47
• 3.1 帶非線性負(fù)荷的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)36-37
• 3.2 電壓波形改善方法37-41
• 3.2.1 電壓波形改善方法的原理37-38
• 3.2.2 電壓諧波補(bǔ)償38-39
• 3.2.3 改進(jìn)的有功無功下垂控制39-40
• 3.2.4 多環(huán)電壓控制器40-41
• 3.3 控制方法對輸出電壓波形的影響41-43
• 3.4 仿真分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 帶非線性負(fù)載的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺47-65
• 4.1 硬件電路設(shè)計(jì)47-53
• 4.1.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.2 信號采樣電路設(shè)計(jì)48-50
• 4.1.3 IPM驅(qū)動電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.1.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)51-52
• 4.1.5 通信模塊52-53
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-62
• 4.2.1 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)54-57
• 4.2.2 下位機(jī)控制程序設(shè)計(jì)57-61
• 4.2.3 液晶顯示程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間獲得的研究成果72

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