三相光伏系统并网控制及低电压穿越的研究

【摘要】：在全球都在开发新能源的热潮中,太阳能以其无可比拟的优势,成为了目前新能源领域最炙手可热的资源。目前,光伏并网发电是对太阳能最主要的利用形式。那么,如何提高光伏并网发电的效率,减少谐波成分使馈入到电网的能量更纯净,同时,要求光伏电站在电网电压瞬时跌落时具备LVRT能力,这些问题归根结底都是对光伏并网逆变器采取什么样的控制策略。 本文主要是在安徽明赫新能源有限公司实习的基础之上,对光伏并网逆变器展开研究。首先简单分析了当前国内外光伏并网发电和LVRT技术的研究现状,从结构上对现有的光伏发电系统做了分类与比较。紧接着分析了典型的三相光伏并网系统的工作原理。其次,针对光伏并网逆变器采用加权平均电流控制,并通过波特图分析,得出加入加权平均电流因子的控制器比传统的电流反馈控制方案更有益于对低次谐波的滤除。再次,在探讨了国内外的LVRT控制策略的基础之上,将一种新型的基于一阶惯性滤波正序分离算法的锁相控制,加入一阶惯性滤波环节后,避免了在电网电压跌落时因传统算法的延时未及时对电压进行锁相。 本文在理论研究的基础之上,对三相光伏并网系统和基于一阶惯性滤波正序分离算法进行了仿真研究,仿真波形表明,在电网电压跌落时,经过正序分离的电压分量能快速地对电网电压进行锁相。利用安徽明赫新能源有限公司的5kW光伏逆变器对系统的部分模块做了实验研究。实验波形输出与本文的仿真波形一致,接近标准正弦波,证明加入加权平均电流算法的系统性能更好。但由于条件限制,没有对LVRT技术作进一步实验验证。 【关键词】：光伏逆变器 加权平均电流 LVRT 一阶惯性滤波 正序分离
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.1.1 全球能源及环境危机12-13
• 1.1.2 光伏发电的特点及意义13-14
• 1.2 太阳能光伏发电发展现状14-16
• 1.2.1 国外光伏发电现状和发展趋势14-15
• 1.2.2 国内光伏发电现状和发展趋势15-16
• 1.3 三相光伏并网系统的结构与分类16-22
• 1.3.1 分布式与集中式16-19
• 1.3.2 可调度式与不可调度式19-20
• 1.3.3 按并网逆变器的拓扑结构来分20-22
• 1.4 光伏系统并网控制策略22
• 1.5 低电压穿越技术与反孤岛保护22-23
• 1.5.1 LVRT研究意义23
• 1.5.2 LVRT研究现状23
• 1.6 本文主要研究内容23-25
• 2 三相光伏并网系统分析25-32
• 2.1 并网系统拓扑结构25-26
• 2.2 系统工作原理分析26-29
• 2.3 仿真模型及波形分析29-30
• 2.3.1 系统模型搭建29-30
• 2.3.2 系统仿真波形30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 三相光伏系统的并网控制32-48
• 3.1 三相光伏系统的主电路拓扑32-34
• 3.2 逆变器控制策略34-46
• 3.2.1 SVPWM基本原理35-36
• 3.2.2 SVPWM的生成方法36-43
• 3.2.3 加权平均电流控制43-46
• 3.3 系统仿真46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 光伏并网逆变系统低电压穿越48-62
• 4.1 光伏并网逆变LVRT48-50
• 4.1.1 LVRT技术要求48-49
• 4.1.2 LVRT能力的重要性49-50
• 4.2 LVRT控制策略50-58
• 4.2.1 最大电流幅值控制方案50-53
• 4.2.2 电压电流双闭环控制策略53-54
• 4.2.3 锁相控制54-56
• 4.2.4 基于一阶惯性滤波正序分离算法的电压锁相控制56-58
• 4.3 光伏并网逆变LVRT仿真分析58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 系统实验62-66
• 5.1 5kW光伏逆变器成品介绍62-63
• 5.2 现场测试波形63-65
• 5.3 系统输出及下位机显示画面65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 研究展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介及读研期间发表论文情况74

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