单级光伏并网逆变器研究

【摘要】：随着能源短缺和环境污染的加剧,可再生能源的开发利用已成为人们越来越关注的问题。大容量光伏并网发电站是开发太阳能的一种重要形式,而研制高效、稳定、安全的单级三相光伏并网逆变器是建立大容量光伏电站的技术基础。因此,本文主要对单级三相光伏并网逆变器进行了深入研究。 首先,在abc和dq坐标系下建立了三相电压型逆变器(VSI)的数学模型,分析了电流内环、电压外环控制以及最大功率点跟踪(MPPT)控制,并在此基础上搭建了一台80kW的单级光伏并网逆变器仿真模型。 针对光伏逆变器因天气变化利用率不高这一缺点,在对光伏逆变器与有源电力滤波器(APF)进行理论分析与比较的基础上,提出只需在控制方法上稍加改进即可实现有源滤波功能。仿真验证了具有APF功能的光伏逆变器的三种工作模式。 针对大型光伏电站在电网电压发生跌落故障时突然脱网给电网带来不利影响,重点研究了光伏逆变器的低电压穿越技术(LVRT)。通过对采用双环控制的单级光伏并网逆变器在电网电压跌落时的仿真,发现输出电流严重超额。因此,重新设计了一种基于正负序双电流环的LVRT控制系统,通过对有功无功电流的协调控制,能够保证光伏逆变器在电网电压跌落时不过流。同时,能够发出一定的无功功率以支撑并网点电压,从而具备低电压穿越的能力。最后仿真验证了控制策略的有效性。 【关键词】：光伏并网 APF 低电压穿越
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 光伏发电的背景10-11
• 1.2 光伏发电现状及前景11-13
• 1.2.1 国外光伏发电现状及前景11-12
• 1.2.2 国内光伏发电现状及前景12-13
• 1.3 光伏逆变器技术发展方向13-14
• 1.4 本论文主要研究内容14-16
• 第2章 光伏逆变器数学模型及控制系统设计16-25
• 2.1 光伏逆变器数学模型16-17
• 2.2 dq坐标下三相VSI数学模型17-20
• 2.2.1 坐标变换的原理17-18
• 2.2.2 dq数学模型推导18-20
• 2.3 逆变器控制系统分析与设计20-23
• 2.3.1 电流内环设计20-21
• 2.3.2 电压外环设计21-22
• 2.3.3 MPPT设计22-23
• 2.4 仿真分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 具有APF功能的光伏并网系统研究25-36
• 3.1 APF工作原理25-26
• 3.2 光伏并网与APF的统一控制技术26-27
• 3.3 LCL滤波器设计27-32
• 3.3.1 LCL滤波器的原理分析27-29
• 3.3.2 LCL滤波器的设计29-31
• 3.3.3 LCL滤波器的阻尼控制策略31-32
• 3.4 具有APF功能的光伏并网系统仿真32-35
• 3.4.1 单独实现光伏并网32
• 3.4.2 单独实现有源滤波32-34
• 3.4.3 同时进行光伏并网与有源滤波34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 光伏并网系统低电压穿越研究36-67
• 4.1 电压跌落的基本概念36-38
• 4.1.1 电压跌落描述及危害36-37
• 4.1.2 电压跌落故障的分类37-38
• 4.2 光伏系统低电压穿越能力的重要性38-39
• 4.3 国内外对光伏系统低电压穿越能力的技术要求39-40
• 4.4 不具备LVRT光伏逆变器仿真分析40-42
• 4.5 光伏并网系统低电压穿越技术研究42-54
• 4.5.1 对称分量法42-44
• 4.5.2 基于正负序双电流环的LVRT控制系统设计44-48
• 4.5.3 正负序分量分离48-50
• 4.5.4 有功电流控制策略50-51
• 4.5.5 有功无功电流协调控制策略51-53
• 4.5.6 电压跌落与恢复设计53-54
• 4.6 仿真分析54-66
• 4.6.1 无功发生对光伏并网系统的影响仿真54-55
• 4.6.2 有功电流控制策略仿真55-59
• 4.6.3 有功无功电流协调控制策略仿真59-66
• 4.7 本章小结66-67
• 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

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