单相光伏多逆变器并联控制策略研究

【摘要】：随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源发电技术越来越成为人们研究的热点。光伏发电以其具有的独特优势逐渐成为新能源发电的主导方式之一，发展前景巨大。而随着人们对电力需求的增大，对供电系统容量、性能和可靠性的要求越来越高，单台光伏发电装置已很难满足要求，因此对光伏多逆变器并联系统开展研究具有重要意义。 本文以2台单相光伏逆变器并联系统为研究对象，对多逆变器并联控制策略进行了研究，并在实验室搭建了两台2kW单相光伏逆变器并联实验平台。 本文首先建立了一种两级式无隔离型拓扑结构的单相光伏逆变器模型，并分别对前级Boost电路、后级逆变电路的电路参数进行了详细设计。针对所设计的电路结构，详细分析和设计了一种前后级电路解耦的综合控制器并进行了仿真验证。 建立了单相光伏逆变器模型后，本文以两台单相光伏逆变器并联系统为研究对象，建立了逆变器并联系统的等效电路模型。通过等效电路模型，对多逆变器并联系统的环流进行了详细的理论分析，并利用Matlab/Simulink仿真平台进行了仿真分析。针对多逆变器并联系统带非线性负荷的情形，提出了一种基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略，并利用Matlab/Simulink仿真平台对传统的多逆变器并联控制策略和本文所提出的控制策略进行了仿真对比分析。 最后，对控制系统的硬件电路和软件流程进行了详细设计，并在实验室搭建了含两台2kW单相光伏逆变器的并联系统实验平台。通过样机实验对所提出的一种基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略进行了实验验证，结果表明：所提出的基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略可明显改善多逆变器并联系统输出电压质量，从而抑制逆变器间环流，实现逆变器间功率精确分配，有效提高多逆变器并联系统带非线性负荷的性能。 【关键词】：光伏发电 多逆变器并联 分频 虚拟电阻 改进下垂控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-12
• 1.1.1 光伏发电的背景及意义10-11
• 1.1.2 光伏多逆变器并联控制技术的背景及意义11-12
• 1.2 光伏发电技术概述12-15
• 1.3 多逆变器并联控制技术概述15-19
• 1.3.1 有互联线并联控制技术15-18
• 1.3.2 无互联线并联控制技术18-19
• 1.4 本文课题来源及主要研究内容安排19-21
• 第2章 单相光伏逆变器建模21-31
• 2.1 单相光伏逆变器主电路拓扑及参数设计21-26
• 2.1.1 主电路拓扑结构21-23
• 2.1.2 主电路参数设计23-26
• 2.2 单相光伏逆变器控制策略26-28
• 2.3 仿真分析28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略31-46
• 3.1 光伏逆变器并联系统等效模型31-33
• 3.2 多逆变器并联系统的环流分析33-39
• 3.2.1 输出电压差异对环流的影响34-38
• 3.2.2 等效输出阻抗差异对环流的影响38-39
• 3.3 下垂控制器设计39-41
• 3.4 分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略41-43
• 3.5 仿真分析43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 控制系统硬软件设计46-60
• 4.1 控制系统硬件设计47-55
• 4.1.1 控制系统硬件结构47-48
• 4.1.2 采样信号调理电路48-51
• 4.1.3 过零检测电路51
• 4.1.4 IPM 模块驱动电路51-52
• 4.1.5 保护电路52-53
• 4.1.6 串口通信接口电路53-55
• 4.2 控制系统软件设计55-59
• 4.2.1 主程序结构55-57
• 4.2.2 中断程序设计57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 实验验证60-65
• 5.1 单相光伏逆变器实验60-62
• 5.2 多逆变器并联系统实验62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 总结和展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间的主要成果72

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