单相光伏逆变器并离网控制系统设计

【摘要】：分布光伏并网发电系统近年来发展迅速,并网逆变器作为分布式发电系统与电网的接口电路得到了广泛的应用。为保证本地敏感负载的供电可靠性,分布式并网逆变器一般具并网运行模式和离网独立运行模式,因此逆变器在两种模式之间的无缝切换,保证本地负载供电的连续性成为一大难题。本文正是针对上述难题,设计了单相光伏逆变器的并离网控制系统。(1)本文分析了国内外光伏发电的发展趋势。光伏发电作为一种新型的可再生能源,其具有的一系列特殊优势以及广泛的应用前景。阐述了并离网无缝切换概念,总结了目前国内外针对并网离切换研究的难点与热点。(2)针对单相逆变器拓扑结构,建立了逆变器并网运行模式和离网独立运行模式的数学模型,并在此基础上提出了相对应的控制策略。设计了一种改进的离散比例谐振控(DPR)制器,论证了该控制器在离散域到交流参考信号跟踪的无差性。(3)提出了针对单相并离网系统的软件闭环锁相方法与孤单检测方法。设计了一种改进的单相闭环锁相方法,论证了该锁相方法中生成的正交性号具有无差性。(4)针对逆变器在双模式之间切换时存在的各种问题,设计了一种并离网无缝切换方法,并给出了逆变器详细的切换流程。(5)针对目前各种光伏电池最大功率跟踪(MPPT)算法的优势与缺陷,提出了两级式光伏逆变系统在并离网双模式下的前后级控制策略。最后,通过实验平台测试结果分析,表明本文设计的控制系统能够实现并网逆变器并网运行模式与离网独立运行模式之间的无缝切换,保证本地负载在逆变器两种模式切换过程中的连续供电,满足设计需求。 【关键词】：并网逆变器 并离网切换 锁相环 孤岛检测 最大功率跟踪
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TP273
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1 课题研究背景与意义10-12
• 2 课题国内外研究现状及发展趋势12-15
• 2.1 太阳能电池板最大功率点跟踪12
• 2.2 单相并网逆变器锁相12-13
• 2.3 单相并网逆变器孤岛检测13-14
• 2.4 并网逆变器并网电流控制与离网电压控制14
• 2.5 并网逆变器并离网切换控制14-15
• 3 主要研究内容15-18
• 第二章 单相光伏逆变器数学模型及分析18-30
• 1 逆变器的输出滤波器结构18-19
• 2 离网逆变器数学模型及控制19-23
• 3 并网逆变器数学模型及控制23-25
• 4 比例谐振控制器设计25-29
• 4.1 控制器结构26-27
• 4.2 与传统PR比较27-28
• 4.3 并网实验验证28-29
• 5 本章小结29-30
• 第三章 逆变器的并离网无缝切换30-46
• 1 单相闭环锁相方法30-35
• 1.1 正交正弦波观测器结构30-31
• 1.2 观测器无差性31-33
• 1.3 单相闭环锁相应用33-34
• 1.4 正交正弦波观测器实验34-35
• 2 单相孤岛检测35-37
• 3 并离网切换方法37-44
• 3.1 并离网切换开关37-38
• 3.2 离网到并网切换38-39
• 3.3 并网到离网切换39-40
• 3.4 并离网切换仿真实验40-44
• 4 本章小结44-46
• 第四章 两级式单相光伏逆变器控制策略46-56
• 1 太阳能电池的数学模型及其特性46-48
• 1.1 光伏电池等效模型46-47
• 1.2 光伏电池温度和光照特性47-48
• 2 常用的最大功率跟踪算法48-52
• 2.1 扰动观测法48-50
• 2.2 电导增量法50-52
• 3 两级式光伏系统的跟踪策略52-55
• 3.1 两级式光伏并网系统拓扑结构52-53
• 3.2 两级式光伏并网控制策略53-54
• 3.3 两级式光伏并网系统仿真实验54-55
• 4 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64

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