本文關(guān)鍵詞：三相光伏并網(wǎng)逆變器控制方法研究及裝置研制

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【摘要】：隨著化石能源的日益衰竭和溫室效應(yīng)的愈發(fā)嚴(yán)重,各國(guó)政府都在努力改變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),積極推進(jìn)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中光伏發(fā)電由于具有能量來(lái)源取之不竭、用之不盡,發(fā)電過(guò)程不會(huì)污染環(huán)境,系統(tǒng)適用范圍廣、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)成為近年來(lái)人們研究的熱點(diǎn)。但是太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率較低,它的輸出功率也會(huì)隨外界環(huán)境而發(fā)生變化,所以必須采用一定的控制策略使之始終工作在最大功率點(diǎn)處。此外,光伏陣列輸出的是直流電能,因此需要利用并網(wǎng)逆變器將其轉(zhuǎn)換為交流電能,然后經(jīng)過(guò)濾波器濾除其中的高次諧波后,再將這些電能并入電網(wǎng)。本文以“30k W光伏并網(wǎng)逆變器的研制”項(xiàng)目為依托,在逆變器的控制技術(shù)、最大功率點(diǎn)跟蹤策略以及裝置研制等方面進(jìn)行了深入研究。論文首先介紹分析了工頻隔離型、高頻隔離型、單級(jí)非隔離型以及多級(jí)非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器這四種常用的光伏發(fā)電系統(tǒng)電路拓?fù)?從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、裝置成本和運(yùn)行效率等方面進(jìn)行比較,并結(jié)合本文的研究?jī)?nèi)容,確定選用多級(jí)非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器作為主電路拓?fù)洹Ｈ缓蟾鶕?jù)輸出濾波器的不同,在三相靜止坐標(biāo)系中建立了L型和LCL型多級(jí)非隔離三相光伏并網(wǎng)逆變的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)它們輸出濾波器的濾波特性進(jìn)行了分析和對(duì)比,為下一步逆變器控制策略的研究提供了理論基礎(chǔ)。針對(duì)LCL型并網(wǎng)逆變器存在的諧振問(wèn)題,系統(tǒng)研究了并網(wǎng)電流反饋控制和逆變器輸出電流反饋控制的控制模型與開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于逆變器輸出電流反饋和電網(wǎng)電壓、電容電流前饋的準(zhǔn)PR電流內(nèi)環(huán)控制策略。接著,本文在簡(jiǎn)要介紹了恒定電壓法、短路電流比例系數(shù)法、擾動(dòng)觀測(cè)法、電導(dǎo)增量法等幾種典型的MPPT控制策略后,針對(duì)閉環(huán)MPPT控制方法存在的跟蹤速度慢和功率震蕩問(wèn)題,結(jié)合太陽(yáng)能電池的輸出特性曲線和Boost升壓電路的工作原理,提出一種新穎的MPPT控制方法。最后,對(duì)多級(jí)非隔離LCL型三相光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了仿真分析,并研制了一臺(tái)30k W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所研究的控制策略能夠使光伏陣列快速工作在最大功率點(diǎn)處,有效抑制LCL濾波器的諧振問(wèn)題,減小電流內(nèi)環(huán)的穩(wěn)態(tài)誤差,提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和并網(wǎng)電流質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 電流內(nèi)環(huán) 逆變器輸出電流反饋 準(zhǔn)PR控制 最大功率點(diǎn)跟蹤
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 選題背景及研究意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述11-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)14-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型18-28
• 2.1 隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器18-20
• 2.1.1 工頻隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器18-19
• 2.1.2 高頻隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器19-20
• 2.2 非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器20-22
• 2.2.1 單級(jí)非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器20-21
• 2.2.2 多級(jí)非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器21-22
• 2.3 三相光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型22-27
• 2.3.1 L型并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.3.2 LCL型并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略28-41
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)28-30
• 3.2 LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的阻尼控制30-35
• 3.2.1 并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制模型31-32
• 3.2.2 無(wú)源阻尼控制32-33
• 3.2.3 有源阻尼控制33-35
• 3.3 基于逆變器輸出電流反饋的電流內(nèi)環(huán)控制策略35-40
• 3.3.1 逆變器輸出電流內(nèi)環(huán)控制模型35-36
• 3.3.2 基于逆變器輸出電流反饋的準(zhǔn)PR電流內(nèi)環(huán)控制策略36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 最大功率點(diǎn)跟蹤控制41-53
• 4.1 太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介41-45
• 4.1.1 太陽(yáng)能電池的工作原理41-42
• 4.1.2 太陽(yáng)能電池的種類42-43
• 4.1.3 太陽(yáng)能電池的電氣特性43-45
• 4.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)45-52
• 4.2.1 太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤原理45-47
• 4.2.2 傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法47-51
• 4.2.3 一種新型最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第5章 系統(tǒng)仿真與裝置研制53-70
• 5.1 系統(tǒng)仿真分析53-55
• 5.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建55-66
• 5.2.1 主電路設(shè)計(jì)55-59
• 5.2.2 控制電路板設(shè)計(jì)59-63
• 5.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)63-66
• 5.3 光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果77

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