三相光伏并网逆变器故障穿越技术研究

【摘要】：能源危机和环境问题促使世界各国加紧自身在新能源领域的战略部署,大力发展以太阳能为代表的分布式发电技术。但随着大规模光伏发电系统接入电网,其与电网之间的影响也日益显著。为了提高光伏发电系统接入电网运行的可靠性,并网导则要求电网出现短时故障时,光伏并网逆变器应具备故障穿越能力。然而,传统三相光伏并网逆变器故障穿越策略存在并网电流过流、有功/无功功率协调控制等问题,为此,本文提出新的光伏并网逆变器故障穿越控制方案来解决上述问题。本文首先以三相光伏并网逆变器为控制对象,介绍了电网电压不平衡故障对逆变器输出特性的影响和传统故障穿越控制策略的工作原理,重点分析了控制目标设计过程,而后在此基础上揭示了传统方案并网电流过流现象产生的机理,提出了改进的限流策略有效抑制并网过电流,并针对不同方案进行了并网过电流的量化分析和仿真验证。为了在电网电压不平衡情况下实现三相并网逆变器功率和电流质量协调控制,本文在静止坐标系下量化分析了并网电流畸变和功率波动原因,提出了一种无锁相环控制策略,不需要提取正负序分量,实现了功率和电流质量的协调控制,同时利用改进的瞬时功率控制策略,克服传统策略无法同时实现功率恒定和并网电流正弦的缺陷,最后进行了仿真验证。为了验证上述方案,搭建了基于TMS320F2812控制芯片的三相并网逆变器实验平台,利用Chroma 6590可编程交流源模拟不平衡电网故障,在平台上对提出的控制策略进行了实验研究,实验结果证明了所提方案的有效性。 【关键词】：光伏并网逆变器 故障穿越 限流 协调控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-12
• 1.2 光伏并网发电系统结构12-13
• 1.3 光伏发电系统故障穿越技术研究现状13-16
• 1.3.1 并网电流过流问题13-15
• 1.3.2 有功无功功率控制问题15-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 三相光伏并网逆变器故障穿越限流控制策略18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 传统故障穿越控制策略工作原理18-29
• 2.2.1 控制目标设计18-23
• 2.2.2 正负序提取结构设计23-24
• 2.2.3 控制结构设计24-26
• 2.2.4 仿真结果26-29
• 2.3 具备限流功能的故障穿越控制策略29-37
• 2.3.1 传统控制策略过流机理分析29-32
• 2.3.2 限流控制方案一32-33
• 2.3.3 限流控制方案二33-35
• 2.3.4 仿真验证35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 三相光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 无锁相环故障穿越控制策略38-44
• 3.2.1 控制原理分析39-43
• 3.2.2 仿真结果43-44
• 3.3 基于改进瞬时功率的控制策略44-49
• 3.3.1 改进瞬时功率定义45
• 3.3.2 控制原理分析45-47
• 3.3.3 仿真验证47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 实验平台设计50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 三相并网逆变器主电路硬件设计50-52
• 4.2.1 直流侧电容选取50-51
• 4.2.2 开关管选取51
• 4.2.3 驱动电路设计51-52
• 4.3 DSP控制电路硬件设计52-55
• 4.3.1 采样电路52-53
• 4.3.2 数模转换电路53-54
• 4.3.3 过流保护电路54
• 4.3.4 系统实验平台54-55
• 4.4 系统软件设计55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 实验结果分析58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 故障穿越限流控制实验结果58-62
• 5.2.1 传统故障穿越控制实验结果58-61
• 5.2.2 限流控制实验结果61-62
• 5.3 功率/电流质量协调控制实验结果62-66
• 5.3.1 电网电压不平衡实验结果62-65
• 5.3.2 电网电压正常实验结果65-66
• 5.4 改进瞬时功率控制实验结果66-67
• 5.4.1 电网电压不平衡实验结果66
• 5.4.2 电网电压正常实验结果66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

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