三相光伏并网逆变器的控制技术研究

【摘要】：全球能源形势日趋严峻使得新能源的开发利用受到了更多的重视，而太阳能凭借其独特的优点得到了广泛关注。逆变器作为光伏发电系统的核心装置，在太阳能资源的利用上发挥着重要作用。本文以三相光伏并网逆变器作为研究对象，对其主电路拓扑结构、独立运行和并网运行下的控制策略、孤岛检测等方面做了分析和研究。 首先，对大功率三相光伏逆变器的类型、滤波器结构和主电路结构进行了分析比较，确定了将基于LC型滤波器的组合式三相光伏逆变器作为本文的研究对象。考虑逆变器兼具独立运行、并网运行的功能，在三相ABC静止坐标系、两相静止坐标系和同步旋转dq坐标系下，分别建立了其在独立模式和并网模式下的数学模型。 其次，对三相光伏逆变器在独立模式运行下的控制策略进行了分析比较，确定了采用基于ABC坐标系下的重复控制和电压电流双环控制相结合的控制方案，并给出了详细的控制参数设计过程，针对组合式三相光伏逆变器输出变压器出现动态直流偏磁的问题，在控制方案中引入了动态直流偏磁抑制策略，并通过实验对其进行了验证。 然后，分析比较了三相光伏逆变器的并网方式及其在电流源型并网方式下的控制策略，详细分析了基于电网电压定向的矢量控制方案，完成了控制器的设计。对系统进行了仿真分析，并通过实验对其进行了验证。 最后，对三相光伏逆变器并网运行时的孤岛检测技术进行了分析和研究，阐述了孤岛效应产生的机理及常用的孤岛检测方法。详细分析了基于相位偏移的孤岛检测方法在本文所采用的并网控制策略中可行性，对系统进行了仿真分析，并通过实验对其进行了验证。 【关键词】：三相光伏并网逆变器 独立模式 电压电流双环控制 重复控制 并网模式 矢量控制 孤岛检测
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 背景与意义11
• 1.2 光伏发电现状与发展11-13
• 1.3 光伏发电系统与运行模式13-15
• 1.4 光伏发电系统主要关键技术15-16
• 1.5 选题依据与本文主要研究内容16-18
• 2 三相光伏逆变器主电路拓扑与数学模型18-26
• 2.1 前言18
• 2.2 三相光伏逆变器主电路拓扑的选择18-21
• 2.3 基于LC型滤波器的三相光伏逆变器数学模型21-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 独立模式下的控制策略26-51
• 3.1 前言26
• 3.2 逆变器独立运行的控制技术简介26-27
• 3.3 结合重复控制的双环控制27-36
• 3.4 数字多环控制下输出变压器动态直流偏磁抑制36-38
• 3.5 仿真分析与实验结果38-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 并网模式下的控制策略51-67
• 4.1 前言51
• 4.2 三相光伏逆变器的并网方式51-52
• 4.3 三相光伏逆变器并网运行的控制技术简介52-55
• 4.4 基于电网电压定向的矢量控制技术55-59
• 4.5 仿真分析与实验结果59-66
• 4.6 本章小结66-67
• 5 并网模式下的孤岛检测实现67-81
• 5.1 前言67
• 5.2 孤岛效应及检测标准67-69
• 5.3 孤岛检测方法简介69-71
• 5.4 矢量控制下的孤岛检测实现71-76
• 5.5 仿真分析与实验结果76-80
• 5.6 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 本文的工作总结81-82
• 6.2 今后的工作展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89
• 附录 1 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目89-90
• 附录 2 500kW三相光伏并网逆变器样机实物图90

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