光伏并网逆变器低电压穿越技术研究

【摘要】：过去的几十年广泛使用化石燃料所带来的恶果逐步显现,以光伏发电技术为代表的新能源技术在全球范围内受到广泛重视。然而,随着光伏装机容量不断增大,光伏发电给电网的稳定运行,尤其是电网故障情况下的稳定运行带来了严峻挑战。光伏并网系统低电压穿越技术因此被提出并得到了广泛的认同。 由于低电压穿越规范要求光伏电站在电网故障情况下保证稳定、持续的并网,光伏低电压穿越技术不可避免的给并网逆变器的设计增加了难度。本文在研究了光伏并网逆变器传统控制策略的基础上,对传统控制策略在低电压穿越控制中面临的问题和相应的解决方案进行了全面的分析,提出了一种综合控制策略,实现了对称和不对称故障下的低电压穿越控制。在此基础上,进一步提出了两种可以提升逆变器在低电压穿越输出质量和可靠性的改进方法。研究的主要内容如下： (1)分析了光伏并网系统低电压穿越技术的背景与意义,并对低电压穿越的技术要求进行了解读。 (2)研究了传统光伏并网逆变器的控制策略,对各个控制模块的实现方法和原理进行了简要介绍。通过仿真分析了传统控制策略在低电压故障下的运行情况。 (3)根据传统控制策略在低电压故障下的运行情况,分析了问题产生的原因,得出了低电压穿越控制的改进方向。在对现有控制方法总结分析的基础上,提出了一种综合控制策略。该策略实现了逆变器在对称故障和不对称故障下的低电压穿越控制。 (4)提出了两种提升低电压穿越性能的方法：一种在单级光伏并网逆变器上利用超级电容储能实现灵活快速的直流链电压控制,提升了运行的可靠性和暂态特性；另一种基于随着脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)调制深度的降低逆变器输出质量降低的基本原理,提出了自适应直流链电压控制方法。该方法根据电网故障情况灵活的控制直流链电压,实现了电网故障下PWM调制深度的提升,优化了输出电流质量。 (5)使用Matlab/Simulink仿真验证了以上方法的正确性。 【关键词】：光伏逆变器 低电压穿越 超级电容 直流链电压
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-17
• 1.1 光伏低电压穿越技术研究的意义14
• 1.2 低电压穿越技术要求14-16
• 1.3 论文主要研究内容16-17
• 第二章 光伏并网逆变器基本控制技术17-27
• 2.1 拓扑结构17-19
• 2.1.1 变换器拓扑17-18
• 2.1.2 滤波器拓扑18-19
• 2.2 控制技术19-22
• 2.2.1 MPPT技术19-21
• 2.2.2 同步坐标变换21
• 2.2.3 比例谐振控制器21-22
• 2.3 整体控制策略22-24
• 2.3.1 单级光伏并网逆变器控制策略22-23
• 2.3.2 两级光伏并网逆变器控制策略23-24
• 2.4 传统光伏逆变器在低电压故障下的运行24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 光伏并网逆变器低电压穿越控制的基本方法27-39
• 3.1 低电压穿越中的检测与锁相技术27-32
• 3.1.1 低电压故障检测27-28
• 3.1.2 低电压穿越中的锁相技术28-32
• 3.2 低电压穿越中的功率平衡32-33
• 3.3 低电压穿越中的输出控制33-35
• 3.3.1 电流控制33-34
• 3.3.2 不平衡故障下的控制34-35
• 3.4 基于负序电压前馈的低电压穿越控制35-36
• 3.5 仿真结果36-37
• 3.6 本章小结37-39
• 第四章 光伏并网逆变器低电压穿越的性能提升39-66
• 4.1 配置储能元件的低电压穿越技术39-51
• 4.1.1 储能元件39-40
• 4.1.2 双向直流变换器40-42
• 4.1.3 整体拓扑结构42-44
• 4.1.4 整体控制策略44-48
• 4.1.5 仿真结果48-51
• 4.2 穿越中的电流质量51-65
• 4.2.1 调制深度与谐波51-56
• 4.2.2 低电压穿越下的调制深度56
• 4.2.3 自适应直流链电压控制56-61
• 4.2.4 仿真结果61-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 参考文献68-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士论文期间发表的论文78-79
• 学位论文评阅及答辩情况表79

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