小功率光伏并网逆变器控制方法研究

【摘要】：随着传统能源所引起的环境污染问题变得越来越严重,利用太阳能光伏发电产业不断发展壮大,因此对发电系统中关键部件并网逆变器的要求越来越严格。其中逆变器的控制方法最为重要,本文针对逆变器并网运行控制及防孤岛运行控制做了深入研究,旨在提高光伏发电系统的稳定性、转化率及防孤岛运行能力,改善入网电流质量。首先,本文采用了一种包含双输入DC/DC升压单元、H6逆变桥和LC型滤波器三部分的新型拓扑结构的逆变器,深入分析了各部分的工作原理。然后,针对传统逆变器输出电流控制中,电流内环通常采用的PI调节器无法直接实现交流量的无静差控制问题,本文采用了一种简单的准PR调节器,设计了准PR调节器的相关参数,给出了合理的参数整定方法,通过获取频率响应特性来直接实现交流量的无静差控制。仿真结果表明该方法保证了入网电流与电网电压保持同频同相且有效解决了谐波含量的问题。其次,针对传统最大功率点跟踪控制的不足,提出了一种最大功率点跟踪优化控制方法,通过采样光伏电池板三个不同的P-U值,比较功率值的大小来判断光伏电池板的工作状态,由事先设定的不同指令逐步使光伏电池板工作在最大功率点处,仿真结果表明了该优化控制方法的有效性和实用性。再次,针对主动式防孤岛运行控制会对入网电流电能质量造成影响问题,提出了主被动式相结合的防孤岛运行控制方法。通过检测公共耦合点处的电压和频率,比较其是否超出了保护阈值范围。若超出则控制逆变器断开,没有超出则采用对公共耦合点处电压频率实行正反馈的主动频移法。着重分析设计了normfCQ?0坐标系下此方法的关键参数,量化分析了其不可检测区,使其不可检测区做到最小,仿真结果表明无论负载呈现感性还是容性该控制方法均能有效实现防孤岛运行控制。最后,对逆变器并网电流控制、最大功率跟踪控制和防孤岛运行控制进行了详细的实验验证,结果表明了逆变器控制方法的有效性。 【关键词】：光伏并网逆变器 准PR调节器 MPPT 防孤岛运行控制
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSRTACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 光伏发电的背景9-10
• 1.2 光伏发电国内外发展现状10-11
• 1.3 光伏逆变器控制方法综述11-15
• 1.3.1 并网电流控制方法研究综述12-13
• 1.3.2 最大功率跟踪控制方法研究综述13-14
• 1.3.3 防孤岛运行控制方法研究综述14-15
• 1.4 本文主要研究工作15-17
• 第二章 光伏逆变器拓扑结构及工作原理17-23
• 2.1 升压部分拓扑结构及工作原理17-18
• 2.2 逆变部分拓扑结构及工作原理18-21
• 2.3 滤波部分拓扑结构及工作原理21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 光伏逆变器并网运行控制方法23-43
• 3.1 基于准PR调节器的并网电流控制23-30
• 3.1.1 电压电流双环控制25
• 3.1.2 电压外环的实现25-27
• 3.1.3 电流内环的实现27-30
• 3.2 最大功率点跟踪控制30-39
• 3.2.1 光伏电池等效电路和数学模型32-33
• 3.2.2 常用MPPT控制方法及其局限性33-35
• 3.2.3 最大功率点跟踪优化控制方法35-39
• 3.3 仿真分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 光伏逆变器防孤岛运行控制方法43-56
• 4.1 孤岛运行基本原理43-47
• 4.2 主被动式相结合防孤岛运行控制方法47-52
• 4.2.1 防孤岛运行控制工作原理47-49
• 4.2.2 基于Qf0×Cnorm坐标系关键参数的设计49-52
• 4.3 仿真分析52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 实验结果分析56-68
• 5.1 光伏并网逆变器实验方案56-60
• 5.1.1 控制算法流程图56-58
• 5.1.2 实验样机与平台58-60
• 5.2 控制实验效果与分析60-67
• 5.2.1 并网电流控制效果60-62
• 5.2.2 MPPT控制效果62-63
• 5.2.3 防孤岛运行控制效果63-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间主要的研究成果73-74
• 致谢74

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