无源软开关光伏微逆变系统控制策略的研究

【摘要】：在电力市场中,间歇性能源取代传统化石能源是必然趋势。然而,间歇性能源发电系统大规模并网不可避免会对电网产生不利影响,因此,近年国内外专家和学者提出了分布式发电和微网的概念,致力于解决和协调新能源发电和大电网安全运行之间的矛盾。在光伏分布式发电和微网中,电力电子设备体积尽可能小,这对小功率光伏逆变器的开关频率提出了很高的要求。当开关频率很高的时候,会给逆变电路带来较高的开关损耗和电磁干扰等等影响。为了解决这个问题,软开关技术被应用到微逆变系统中,逐渐成为微逆变技术中的热门研究方向。本文结合目前光伏微逆变系统的理论知识和关键技术,提出了一种高效低成本的变频软开关光伏微逆变系统,通过电路工作原理分析、数学建模、软件平台测试和硬件平台测试,设计搭建了基于无源软开关技术的单相和三相微逆变系统。通过本文的研究主要有以下成果：1、在微逆变系统的相关理论知识和软开关逆变器的最新研究成果总结的基础上,基于光伏阵列发电模型和特性,设计微逆变拓扑,提出一种高效低成本的变频软开关光伏微逆变系统。2、提出的光伏微逆变系统具有无需额外的功率元件和磁性元件特点,利用开关管的体电容和逆变桥侧的电感谐振实现软开关,开关损耗降低的同时也节约了系统成本。3、在对不同逆变拓扑相配套的开关管软开关控制方案进行对比分析的基础上,选出实用性最高的控制方案。引入了阻尼的概念,对比了加入阻尼前后整个微逆变系统的工作情况。4、通过数学建模,软件平台和硬件平台,实现了所提出的光伏微逆变系统单相三相并网控制,并通过仿真和实验进行了验证。5、研究结果表明,本文所提出的光伏微逆变器,不仅拓扑简单,成本低廉,而且能够高效稳定地工作,具有重要实际应用价值。 【关键词】：软开关 变频 微逆变器 并网控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 光伏发电并网现状11-14
• 1.2.2 光伏并网逆变器研究进展14-15
• 1.2.3 光伏发电并网标准15-16
• 1.3 光伏微逆变系统关键技术16-27
• 1.3.1 光伏微逆变系统常用结构16-18
• 1.3.2 微逆变器并网控制策略18-20
• 1.3.3 软开关逆变技术20-27
• 1.4 本文工作与研究内容27-28
• 第二章 无源软开关光伏微逆变系统工作原理和参数设计28-47
• 2.1 光伏阵列工程模型28-31
• 2.1.1 光伏阵列等效电路28-29
• 2.1.2 工程计算方法分析29
• 2.1.3 光伏阵列仿真设计29-31
• 2.2 软开关电流控制模式31-35
• 2.3 系统电流控制35-40
• 2.3.1 边界电流控制方式36
• 2.3.2 恒电流滞环控制方式36
• 2.3.3 变电流滞环控制方式36-37
• 2.3.4 控制方式比较分析37-40
• 2.4 三相光伏微逆变器并网输出滤波器40-42
• 2.4.1 微逆变器并网滤波方式40-41
• 2.4.2 LCL滤波器参数设计41-42
• 2.5 并网电流控制方法42-43
• 2.6 锁相环PLL设计43-45
• 2.7 本章小结45-47
• 第三章 无源光伏电流控制型软开关单相微逆变系统47-56
• 3.1 单相微逆变系统建模47-48
• 3.2 电流环设计分析48-51
• 3.3 软件仿真与硬件实验51-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 无源变频软开关三相三环微逆变系统仿真56-72
• 4.1 三相三环微逆变系统建模56-60
• 4.2 三相双电流环微逆变系统控制60-68
• 4.2.1 逆变桥侧电感电流内环控制61-65
• 4.2.2 电网侧电流环控制65-66
• 4.2.3 直流侧电压环控制66-68
• 4.3 软件仿真和硬件实验68-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 总结72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-79
• 附录 读硕期间发表的论文79

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