光伏并网逆变器及其输出控制研究

论文摘要

随着整个地球能源与环境状况的日益恶化,光伏发电得到了大力的发展。大规模开发利用太阳能将成为趋势,光伏并网发电将成为规模利用太阳能的主要技术手段。光伏并网逆变器是保证光伏电站接入电网进行正常发电和提供符合要求电能的关键设备。如何保证光伏并网系统输出高效率以及电网电能的高质量,安全稳定的接入电网,一直是光伏并网技术研究的一个主题。本文对光伏并网逆变器的最大功率跟踪策略进行了研究,利用建立的三相光伏并网逆变电路与有源滤波电路的相似性,控制光伏直流电能逆变输出的同时治理电网谐波和进行无功补偿,实现电能质量的优化。首先,搭建光伏阵列仿真模型,分析光伏阵列的电气特性。在综合比较常用最大功率点跟踪算法的基础上,针对传统跟踪算法启动特性较差问题,提出CVT法结合变步长电导跟踪算法改善启动特性,进行相应的仿真验证,算法改善了启动特性。其次,总结目前应用较多的各种并网逆变器电流跟踪方式优缺点,采用了空间矢量跟踪方式,并对其详细推倒,优化了空间矢量PWM调制方式,通过MATLAB仿真验证了算法能够快速、可靠、高精度跟踪并网逆变器输出电流。最后,结合光伏并网逆变器主电路与有源滤波装置主电路的特点,基于瞬时无功理论检测谐波的原理,拓展了光伏并网发电系统APF功能实现对电力系统谐波进行治理和无功补偿,并给出了这种并网系统总体设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 光伏发电的发展趋势
• 1.1.2 光伏发电系统分类
• 1.1.3 光伏电站发展及并网问题
• 1.2 国内外现状及发展趋势
• 1.3 主要的工作内容
• 第二章 光伏阵列分析与最大功率跟踪算法改进
• 2.1 光伏阵列模型
• 2.1.1 基于物理机制的光伏电池数学模型
• 2.1.2 基于工程实际的光伏阵列模型
• 2.1.3 光伏阵列的模拟仿真研究
• 2.2 最大功率跟踪（MPPT）
• 2.2.1 最大功率跟踪直流斩波电路的等效
• 2.2.2 常用跟踪方法的对比分析
• 2.3 CVT启动的变步长电导增量法改善启动特性
• 2.3.1 算法原理及仿真研究
• 第三章 并网控制策略优化及孤岛应对研究
• 3.1 并网逆变器概述
• 3.2 并网逆变器输出电流跟踪方式对比
• 3.3 空间矢量PWM优化设计
• r所处扇区'>3.3.1 判断合成矢量u_r所处扇区
• 3.3.2 基本矢量作用时间计算与三相PWM波形的合成
• 3.3.3 简单算例仿真
• 3.4 双闭环并网控制策略
• 3.5 并网仿真分析
• 3.6 孤岛现象的应对
• 第四章 拓展APF功能的光伏并网发电系统研究
• 4.1 谐波的危害性与抑制方法
• 4.2 有源滤波与光伏并网发电系统的工作原理
• 4.3 拓展APF功能的光伏并网发电系统
• 4.4 三相电路谐波和无功电流实时检测
• 4.4.1 瞬时无功功率理论
• 4.4.2 两种谐波检测与运算方式
• 4.5 谐波和无功检测的MATLAB仿真
• 4.6 光伏并网发电与APF统一控制建模与仿真
• 第五章 具有APF功能的光伏并网发电系统设计与实现
• 5.1 DC/DC电路主要参数设计
• 5.2 DC/AC部分主电路设计
• 5.3 DSP控制系统及其关键外围电路设计
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文