非隔离型三相三电平光伏并网系统关键技术研究

【摘要】：社会的发展，能源的可再生越来越成为人们关注的话题，而太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源受到人们的广泛重视。光伏并网发电系统发展最为迅速，变流器作为光伏系统的核心部分成为国内外研究的热点。而多电平变流器由于其相对传统两电平变流器具有输出波形质量高等优点得到了广泛的应用。 本文在分析多电平变流器的几种拓扑结构及其优缺点的基础上，选用了常见的二极管箝位型三电平变流器作为光伏逆变单元的主电路，介绍其工作原理，推导了数学模型，分析了常用的SPWM和SVPWM两种调制策略之间的本质联系。 针对二极管箝位型三电平变流器特有的中点电位问题，分析其产生原因，研究了三种解决方法，这三种方法分别定性和定量的对中点电位进行控制，重点分析了零序电压注入法。该方法从本质上对中点电位进行定量控制，适用于SPWM和SVPWM两种调制策略。仿真结果验证了理论分析的正确性。 基于开关函数推导出三电平变流器在两相旋转坐标系下的数学模型，通过前馈解耦控制策略，设计了电压电流双闭环控制系统。针对非隔离型三相三电平光伏并网系统固有的漏电流问题，分析其产生的本质原因是共模电压问题，论文分别从软件和硬件两方面对共模电压进行抑制。软件方面包括载波同相调制策略、载波反相调制策略和单载波调制策略，硬件方面是一种改进型拓扑。最后本文提出一种将调制策略与改进型拓扑相结合的方法，仿真结果验证了理论分析的正确性。 搭建实验平台，对论文研究的调制策略，控制方法进行验证，实验结果验证了本论文研究内容的正确性。 【关键词】：非隔离型三电平变流器 中点电位平衡控制 矢量控制 共模电压
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Content10-12
• 图清单12-16
• 表清单16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 课题研究背景及意义17-18
• 1.2 光伏发电系统及其分类18-22
• 1.3 国内外光伏发电系统发展现状22
• 1.4 多电平技术在光伏并网系统中的应用22-25
• 1.5 主要研究内容25-27
• 2 三电平 PWM 变流器数学模型及调制策略27-44
• 2.1 三电平 PWM 变流器的数学模型27-34
• 2.2 NPC 型三电平逆变器的 SVPWM 控制策略34-39
• 2.3 SPWM 和 SVPWM 两种调制策略之间的本质关系39-41
• 2.4 仿真验证41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 3 中点电位平衡控制方法44-58
• 3.1 中点电位不平衡定性分析44-46
• 3.2 空间电压矢量控制法46-48
• 3.3 f 因子法48-49
• 3.4 零序电压注入法49-54
• 3.5 仿真验证54-57
• 3.6 本章小结57-58
• 4 变流器矢量控制系统及非隔离型变流器共模电压问题58-76
• 4.1 前馈解耦控制系统的结构58-59
• 4.2 双闭环系统控制器的设计59-64
• 4.3 非隔离型光伏并网系统共模电压控制64-73
• 4.4 非隔离型三相三电平光伏并网系统仿真分析73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 5 非隔离型三相三电平光伏并网系统实验平台的设计76-91
• 5.1 主回路设计与器件选型76-85
• 5.2 系统软件设计85
• 5.3 实验结果与分析85-90
• 5.4 本章小结90-91
• 6 结论与展望91-93
• 6.1 总结91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-98
• 作者简介98-100
• 学位论文数据集100

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