分布式独立光伏发电系统逆变电源及其并联的研究

【摘要】： 当前世界能源短缺以及环境污染问题严重，能源问题已经引起世界范围内的广泛关注。随着新能源的开发越来越受到重视，太阳能利用技术得以迅速发展，光伏发电成为一个重要的研究领域。近年来，光伏技术不断发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。独立发电(Stand-alone)系统和并网发电(Grid-connected)系统将成为光伏应用的主流。本文就光伏系统中的一些关键问题——如高频链逆变器拓扑结构、逆变电源输出波形数字化控制策略以及逆变器模块并联方案等方面做出详细的理论分析，建立仿真模型，提出了相应的控制方案，并进行了试验验证。 首先，在电压源型高频链逆变电源模型的基础上建立了逆变器连续时间域和离散时间域的数学模型，为控制系统的设计提供了理论基础。利用PSIM仿真软件建立逆变器仿真模型，用以验证控制方案的可行性和有效性。 随后，详细的研究了基于电压反馈的离散重复控制技术。通过对系统稳定性和稳态误差的分析，明晰了重复控制在消除输出电压周期性波形畸变的原理。由于重复控制存在一个基波周期的延迟，严重影响了系统的动态响应特性，本文研究了基于重复控制的复合控制策略。复合控制不仅保留了重复控制消除周期性波形畸变的能力，同时大大提高了系统的动态响应速度。通过试验表明，该复合控制方式可以大大的减小谐波畸变率，这为模块间的并联带来很大的方便。 接着，采用一种实现瞬时值均流的分布式并联控制方法实现光伏逆变电源系统的模块并联。基于平均电流法原理，通过连接各并联模块的3条低频信号总线实现均流，无需专门的控制模块。各并联模块完全等同。只用一个调节器，既调节输出电压、同时又实现环流抑制。通过试验证实，并联系统在各种条件下都具有很好的动态响应性能和均流效果。 最后，应用数字化控制成功的进行了系统试验，对关键的试验波形做出了分析，总结了试验数据，讨论了试验中出现的一些问题并对下一步的工作提出几点看法。 【关键词】：光伏逆变电源 高频链 重复控制 分布式并联
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 符号说明9-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 选题的背景10-11
• 1.2 光伏发电系统简介11-13
• 1.2.1 光伏发电系统的基本原理与组成11
• 1.2.2 光伏发电系统的分类11-13
• 1.3 逆变电源现状13-22
• 1.3.1 现代逆变技术分类13-14
• 1.3.2 逆变电源波形控制技术14-18
• 1.3.3 逆变器并联18-22
• 1.4 仿真软件PSIM介绍22-23
• 1.5 本文的主要研究内容23-25
• 第二章 高频链逆变器25-37
• 引言25
• 2.1 高频链逆变器基本结构25-28
• 2.1.1 电流源高频链逆变器26
• 2.1.2 电压源高频链逆变器26-28
• 2.2 主电路拓扑结构与分析28-32
• 2.2.1 混合式控制策略与主电路结构29-32
• 2.3 主电路的数学模型32-33
• 2.4 仿真试验分析33-36
• 2.5 结论36-37
• 第三章 逆变电源波形控制部分37-65
• 引言37
• 3.1 重复控制策略37-51
• 3.1.1 重复控制的基本思想37-39
• 3.1.2 重复控制器的结构及功能39-42
• 3.1.3 重复控制系统性能分析42-45
• 3.1.4 重复控制器参数设计45-49
• 3.1.5 仿真试验分析49-51
• 3.2 双闭环控制策略51-60
• 3.2.1 电流环52-53
• 3.2.2 电压外环53-55
• 3.2.3 电压电流双闭环控制55-56
• 3.2.4 仿真试验分析56-60
• 3.3 复合控制60-65
• 3.3.1 复合控制结构60-61
• 3.3.2 作原理61-62
• 3.3.3 仿真试验分析62-65
• 第四章 分布式并联运行控制及实现65-84
• 引言65-66
• 4.1 逆变器并联运行条件66-67
• 4.2 逆变器并联系统结构67-68
• 4.3 并联控制方法68-69
• 4.4 均流实现方法69-70
• 4.5 基准信号同步原理70
• 4.6 反馈电压平均的作用70-71
• 4.7 仿真试验分析71-79
• 4.8 冗余并联79-82
• 4.9 结论82-84
• 第五章 总结与展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 学位论文评阅及答辩情况表91

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