电网不平衡情况下三电平光伏逆变器的并网控制研究

【摘要】：光伏并网发电系统凭其独特的优点受到了很多国家的重视，本文对其中光伏逆变器的控制方法进行了详细的研究。目前，对光伏逆变器的控制大多考虑在三相电网平衡的条件下进行研究；当电网不平衡时，电网中存在负序电压、电流分量，将导致逆变器交流侧电流和直流侧电压出现非特征谐波，同时损耗相应增大，对逆变器的性能产生不良影响。因此，需要研究电网不平衡状态下的光伏逆变器控制方法。 本文首先以三电平NPC型逆变器的基本拓扑结构为基础，阐述了三电平逆变器的工作原理，然后对电网不平衡情况下的三电平逆变器进行了详细的建模分析。通过对光伏并网系统的功率流进行分析，设计了光伏并网逆变器的正、负序独立旋转坐标系下的控制方法。分析比较了两种控制目标不同的控制方法：控制功率平均值的不平衡控制策略和控制功率平均值及其二次谐波分量的不平衡控制策略。 同时，本文对三电平逆变器不平衡控制的几个关键问题也进行了研究：阐述了三电平逆变器SVPWM控制以及改善三电平逆变器中点电压波动的VSVPWM控制；分析比较了陷波法和延迟法两种电量正、负序检测方法，提出一种简化计算的模值检测法。 在理论分析的基础上，对三电平光伏逆变器进行了仿真研究。仿真结果表明：电网不平衡情况下采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法，逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波都大大减少，达到预期控制目标。 【关键词】：关键字 三电平光伏逆变器 中点电压平衡 正 负序分量 不平衡控制策略 电网电压不平衡
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 绪论15-22
• 1.1 课题研究的背景和意义15-16
• 1.2 光伏发电系统的简单介绍16-19
• 1.2.1 最大功率点跟踪控制17-18
• 1.2.2 多电平逆变器及其控制方法18-19
• 1.3 逆变器的不平衡控制策略研究现状19-20
• 1.4 本文主要工作20-22
• 第2章 三电平光伏逆变器的数学建模22-30
• 2.1 三电平光伏逆变器的拓扑机构22-23
• 2.2 三电平光伏逆变器的数学建模23-26
• 2.2.1 坐标系下的数学建模23-24
• 2.2.2 坐标系下的数学模型24-25
• 2.2.3 坐标系下的数学建模25-26
• 2.3 电网不平衡时三电平光伏逆变器的数学建模26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 不平衡控制关键问题研究30-50
• 3.1 空间电压矢量控制30-37
• 3.1.1 计算原理31-35
• 3.1.2 仿真研究35-37
• 3.2 三电平逆变器的中点电压控制研究37-41
• 3.2.1 中点电压波动原理37-39
• 3.2.2 虚拟空间矢量（VSVPWM）控制39-41
• 3.3 电量正、负序分量计算方法41-49
• 3.3.1 陷波法41-42
• 3.3.2 延迟法42-44
• 3.3.3 模值检测法44-45
• 3.3.4 仿真研究45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 电网不平衡时逆变器的控制策略50-58
• 4.1 电网不平衡时逆变器的控制研究50-55
• 4.1.1 电网不平衡时存在的问题50-52
• 4.1.2 控制功率平均值的不平衡控制策略52-53
• 4.1.3 控制功率平均值及其二次谐波分量的不平衡控制策略53-55
• 4.2 双闭环控制器的参数设计55-57
• 4.2.1 电流内环构造55-56
• 4.2.2 电压外环构造56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 系统仿真及分析58-64
• 5.1 电网电压不平衡对逆变器运行的影响58-61
• 5.2 控制功率平均值及其二次谐波分量的不平衡控制策略仿真61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 结论64-65
• 6.1 结论64
• 6.2 有待完善的工作64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文69-70
• 参与科研项目及所获奖励70

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