不平衡条件下光伏并网逆变器控制研究

【摘要】：电网电压不平衡会恶化光伏并网逆变器的工作状况，如并网电流畸变加剧、MPPT过程受到干扰等。不平衡较为严重时，若不采取相应的措施，甚至可能烧毁逆变设备。本文分别以抑制直流电压2次谐波和抑制交流负序电流为目标，研究了电网电压不平衡时的光伏并网逆变器控制。 本文对电网电压不平衡下LCL滤波的并网逆变器进行了建模。建模结果显示，两相同步旋转坐标系下的模型较为复杂，而两相静止坐标系下的模型则相对简单。 以常规定步长扰动观察法为例，本文定性分析了直流电压含有2次谐波对最大功率点跟踪的影响。分析结果表明，过大的直流电压2次谐波可能会干扰最大功率点跟踪过程，甚至导致跟踪失败。 本文仿真分析比较了3种正、负序分离方法：1.基于陷波器的正、负序分离；2.采用基于解耦双同步旋转坐标系锁相环的正、负序分离；3.采用基于锁频环的双二阶广义积分器的正、负序分离。仿真结果显示：1.基于陷波器的正、负序分离方法动态响应较快，但对谐波的抑制能力弱；2.采用基于解耦双同步旋转坐标系锁相环或采用基于锁频环的双二阶广义积分器的正、负序分离动态响应较慢，但对谐波具有一定的抑制能力。 基于扩展pq理论，本文研究了公共连接点处瞬时功率控制、变换器交流侧瞬时功率控制和抑制交流负序电流控制策略。其中，公共连接点处瞬时功率控制、变换器交流侧瞬时功率控制以抑制直流电压2次谐波为目标，抑制交流负序电流控制则以使网侧电流平衡为目标。考虑到在两相同步旋转坐标系中进行PI控制时解耦不易且控制器较多，选择在两相静止坐标系下采用PR控制。仿真和实验结果表明，这3种控制策略实现了各自的控制目标，且均能使并网逆变器在电网电压不平衡时正常工作，证明了控制策略的有效性。 【关键词】：光伏并网逆变器 电网电压不平衡 扩展pq理论 LCL滤波器
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 图清单12-18
• 表清单18-19
• 1 绪论19-27
• 1.1 光伏发电的意义和前景19-20
• 1.2 不平衡概述20-22
• 1.3 光伏并网逆变器控制国内外研究现状22-25
• 1.4 论文研究的意义及主要工作25-27
• 2 LCL-VSR 数学模型及电网不平衡对 MPPT 的影响27-43
• 2.1 LCL-VSR 数学模型27-38
• 2.2 电网不平衡对 MPPT 的影响分析38-42
• 2.3 本章小结42-43
• 3 电网不平衡时 LCL-VSR 控制策略43-62
• 3.1 抑制直流电压二次谐波的控制策略43-60
• 3.2 抑制交流侧负序电流的控制策略60-61
• 3.3 本章小结61-62
• 4 电网不平衡时光伏并网逆变仿真62-91
• 4.1 常规控制策略下的光伏并网逆变仿真62-71
• 4.2 抑制直流电压二次谐波仿真71-84
• 4.3 抑制交流侧负序电流仿真84-89
• 4.4 本章小结89-91
• 5 电网不平衡时光伏并网逆变实验91-101
• 5.1 常规控制策略下的光伏并网逆变91-94
• 5.2 抑制直流电压二次谐波实验94-98
• 5.3 抑制交流侧负序电流实验98-100
• 5.4 本章小结100-101
• 6 结论与展望101-102
• 参考文献102-110
• 作者简历110-112
• 学位论文数据集112

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