弱电网下光伏并网逆变器自适应控制技术研究

【摘要】：随着光伏发电技术的不断推广和应用,对于弱电网条件下光伏并网发电技术的研究已经成为当前的一个热门研究方向。偏远地区的电网以及由分布式发电系统形成的微网,因其与发电侧之间的输电线路较长,且存在多级变压环节,导致等效的电网阻抗增大,因此,电网呈现出弱电网的特性。较大的电网阻抗会影响逆变器控制系统的增益和带宽,降低系统动态响应速度,甚至导致系统不稳定等现象发生；另外,弱电网条件下并网电压易发生较大的频率和幅值波动,也会严重影响并网逆变器的稳定运行。本文针对以上问题,对弱电网条件下光伏并网逆变器的控制方法进行研究,以提高光伏并网发电系统对电网的适应性和并网系统的稳定性。本文以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,基于双环控制结构,首先对其控制系统进行建模与分析,研究基于双谐波电流扰动注入的电网阻抗在线检测方法,该方法可以实现电网电阻和电感的精确辨识。在此基础上,将准比例微分谐振(quasi-PRD)控制与自适应控制相结合,提出弱电网下单相光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法,该方法可实现对参考信号良好的稳态跟踪特性和动态响应性能,提高系统对时变的电网阻抗的自适应性,改善并网电能质量。进而,针对弱电网条件下存在的并网点电压跌落问题,结合低电压穿越的相关技术要求,研究适用于单相光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法,以提高弱电网下光伏并网逆变器的稳定性和故障穿越能力。最后,搭建弱电网模拟实验平台,在功率为1kW的单相光伏并网逆变器实验样机上进行相关实验验证工作,论证本文所提出的电网阻抗在线检测方法、基于阻抗在线辨识的光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法以及低电压穿越控制方案的正确性和有效性。 【关键词】：弱电网 电网阻抗在线检测 自适应准PRD控制 低电压穿越
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 弱电网下的光伏发电技术国内外研究现状9-10
• 1.3 电网阻抗在线检测技术研究现状10-11
• 1.4 光伏并网逆变器控制技术研究现状11-13
• 1.5 光伏并网逆变器低电压穿越控制技术研究现状13-15
• 1.6 主要研究内容15-16
• 第2章 光伏并网逆变器建模与阻抗在线检测技术16-26
• 2.1 弱电网下单相光伏并网逆变器控制系统与建模16-18
• 2.1.1 单相光伏并网逆变器建模16-17
• 2.1.2 单相光伏并网逆变器控制系统建模17-18
• 2.2 电网阻抗在线检测技术18-25
• 2.2.1 基于谐波电流注入法的电网阻抗在线检测技术19-21
• 2.2.2 电网阻抗在线检测的仿真与分析21-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 弱电网下光伏并网逆变器的自适应控制技术26-41
• 3.1 弱电网下光伏并网逆变器的准PRD控制26-32
• 3.1.1 传统比例积分控制26
• 3.1.2 准比例谐振控制26-28
• 3.1.3 准比例微分谐振控制28-32
• 3.2 基于系统参数的自适应控制方法32-34
• 3.2.1 自适应控制的概念32-33
• 3.2.2 基于极点配置原则的自适应控制方法33-34
• 3.3 弱电网下光伏并网逆变器的自适应准PRD控制方法34-37
• 3.4 仿真分析37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 弱电网下单相光伏并网系统低电压穿越技术41-52
• 4.1 国内外关于低电压穿越的标准41-43
• 4.2 弱电网下单相光伏并网逆变器的低电压穿越控制43-45
• 4.3 仿真分析45-51
• 4.3.1 无低电压穿越控制时的仿真结果与分析45-49
• 4.3.2 采用低电压穿越控制后的仿真结果与分析49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 弱电网下单相光伏并网系统实验结果分析52-64
• 5.1 实验平台介绍52-53
• 5.1.1 逆变器实验平台52
• 5.1.2 总体实验平台52-53
• 5.2 阻抗在线检测实验53-57
• 5.2.1 软件程序流程图53-54
• 5.2.2 实验结果与分析54-57
• 5.3 弱电网下光伏并网逆变器的自适应准PRD控制实验57-60
• 5.3.1 软件程序流程图57-58
• 5.3.2 实验结果与分析58-60
• 5.4 弱电网下单相光伏并网系统的低电压穿越实验60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74

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