三相光伏并网逆变系统低电压穿越技术的研究

【摘要】：随着全球经济迅速发展,人口数量持续攀升,能源以及环境的惨淡景象已成为各国面临的两大难题。所以,对绿色新能源的探索利用势在必行。光伏发电以其高效、绿色、清洁的特质正在逐日占据新能源的重要地位。但是,由于目前光伏并网功率的持续攀升导致其渗透率的提高,并网的安全可靠性也迎来了新的挑战。 本文在分析国内外光伏并网逆变器的发展现状以及光伏并网低电压穿越(LVRT)技术现状的基础上,以光伏并网逆变器为研究对象,结合光伏并网要求在电网发生电压暂时性跌落故障时具有一定的LVRT能力,分析了当电网电压发生暂时性跌落故障时,可能会使光伏逆变系统脱网,甚至造成所有机组解列导致电网电压跌落故障加重。所以,本文重点研究了当电网电压发生三相平衡跌落故障时,提出限制有功电流分量幅值,根据电压跌落深度改变无功电流参考值,向系统发送无功功率以支撑电网电压恢复,从而实现LVRT。当电网电压发生不平衡跌落故障时,为精确检测到电网电压的相位以及幅值并保证逆变器输出三相电流对称,本课题通过简单介绍基于同步旋转坐标变换的单同步坐标系锁相环以及基于对称分量法的单同步坐标系锁相环的运行机理并比较其各自运行特性,最后提出一种算法结构简单且能够快速分离出电网电压正／负序分量的基于双二阶广义积分器的单同步坐标系锁相环设计,以实现当电网电压发生不平衡跌落故障时LVRT的完成。 本文分别针对电网电压发生平衡以及不平衡跌落故障所提控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明在电网电压以不同形式跌落时,所提策略能有效抑制并网电流的增大以及谐波的产生,且系统在故障切除后能够快速恢复。最后在3kW光伏并网逆变器平台上进行了并网以及针对电网电压不平衡跌落情况时基于双二阶广义积分器的单同步坐标系锁相环的性能测试,实验结果显示,本文提出的各项控制策略能够完成光伏并网以及LVRT的技术要求。 【关键词】：光伏并网逆变器 低电压穿越 平衡跌落 不平衡跌落 锁相环
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 光伏并网逆变器的发展现状13-16
• 1.2.1 国外光伏逆变器发展现状13-14
• 1.2.2 国内光伏逆变器发展现状14-16
• 1.3 光伏并网LVRT技术发展现状16-19
• 1.3.1 国外光伏并网LVRT发展现状16-18
• 1.3.2 国内光伏并网LVRT发展现状18-19
• 1.4 课题主要工作19-22
• 2 三相光伏并网逆变器的控制22-38
• 2.1 三相光伏并网要求22-23
• 2.2 三相光伏并网逆变器数学模型23-26
• 2.2.1 三相光伏并网逆变系统结构23-24
• 2.2.2 三相光伏并网逆变系统数学模型24-26
• 2.3 三相光伏并网逆变器控制策略26-33
• 2.3.1 基于电网电压定向的矢量控制27-28
• 2.3.2 三电平SVPWM调制策略28-33
• 2.4 仿真分析33-35
• 2.5 本章小结35-38
• 3 三相光伏并网逆变系统LVRT技术的研究38-58
• 3.1 电网电压暂降对光伏并网逆变系统的影响38-40
• 3.2 电网电压平衡跌落时LVRT的控制40-44
• 3.2.1 LVRT控制策略40-42
• 3.2.2 控制仿真42-44
• 3.3 电网电压不平衡跌落时LVRT的控制44-56
• 3.3.1 LVRT控制策略45-54
• 3.3.2 控制仿真54-56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 光伏并网逆变器实验系统设计58-70
• 4.1 主回路设计59-62
• 4.1.1 直流侧元件选型59-60
• 4.1.2 逆变桥选型60-61
• 4.1.3 交流侧元件选型61-62
• 4.2 控制系统电路设计62-65
• 4.2.1 核心控制板DSP电路的设计62-63
• 4.2.2 检测电路的设计63-65
• 4.2.3 过电流保护电路的设计65
• 4.3 系统的软件实现65-69
• 4.3.1 系统主程序设计66
• 4.3.2 PWM中断服务程序设计66-67
• 4.3.3 低电压穿越中断程序设计67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 5 实验以及结果分析70-76
• 5.1 并网逆变器样机及工作参数70-71
• 5.2 实验分析71-74
• 5.3 本章小结74-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 课题总结76-77
• 6.2 课题展望77-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 作者简介86

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