光伏逆变器并联问题的研究

【摘要】：随着能源和环境问题越来越突出，光伏发电作为一种战略性新兴产业，得到了快速发展。光伏发电系统的并网问题是当今光伏发电研究的热门方向之一，随着社会的发展和用电量需求的增加，许多负载设备对功率容量的要求越来越大，由于单模块逆变器的扩充性和可靠性在实际应用当中会受到很大的限制，所以设计多模块逆变器并联再并网发电显得尤为重要。 对于逆变器并联均流控制的方法，过去已经提出了许多具有不同复杂程度和均流性能的控制方法。由系统中各模块是否需要通过互连线进行通信，可划分为有线并联控制方式和无互连线并联控制方式。随着逆变器并联技术的迅速发展和不断成熟，高可靠性、高冗余度、智能化控制是主要发展方向，相对于有互连线并联系统来说，无互连线并联由于各模块之间不需要信号的传输线而大大提高了抗干扰能力和可靠性。目前常用的无线并联控制方式为下垂法，通过调整输出功率来调节模块输出电压。 首先介绍了目前各国能源问题的现状，引出太阳能发电的意义和发展空间，进一步分析光伏逆变器对于光伏发电系统的重要性。详细研究了逆变器的主电路结构和工作原理。 其次通过仿真模型的建立，分析并联系统环流产生的原因，并对无并联控制策略的双闭环控制逆变器并联系统进行仿真分析，通过仿真结果得出控制参数对并联系统均流性能的影响。 然后分析分布式控制策略对并联系统均流效果的调节作用，通过公式的推导和仿真实验的结果得出分布式并联控制策略可以很好的抑制系统环流，并改善电路的稳态和动态性能。 最后引入了双环控制逆变器并联系统的下垂法控制策略，通过分析并联逆变器的环流特征，对采用传统下垂法的并联系统进行仿真，结果表明传统下垂法能够实现均流和功率均分，但同时也会使系统的输出特性变软。进一步分析可知引入功率的微分项可以改善输出外特性和系统的动态性能。 【关键词】：光伏发电 逆变器 并联 PQ下垂法 并网
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 引言8-10
• 1.2 逆变器并联技术的研究现状和发展趋势10-14
• 1.2.1 逆变器并联技术的发展现状10-13
• 1.2.2 逆变器并联技术的发展趋势13-14
• 1.3 课题研究内容14-16
• 2 逆变器数学模型的建立以及并联系统的基本理论16-22
• 2.1 三相逆变器数学模型的建立16-18
• 2.2 逆变器并联运行的基本原理与分析18-22
• 2.2.1 三相逆变器并联主电路拓扑19
• 2.2.2 并联三相逆变器的环流分析19-22
• 3 无并联均流控制时并联逆变器模型的建立和仿真22-30
• 3.1 双环控制逆变器并联系统的建模和仿真22-25
• 3.2 控制参数对并联系统的影响25-28
• 3.3 双环逆变器并联系统动态仿真28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 分布式并联控制方式分析30-37
• 4.1 双环数字控制逆变器并联系统环流特性研究30-34
• 4.1.1 并联控制策略的作用30-33
• 4.1.2 控制参数对系统环流的影响33-34
• 4.2 单闭环模拟控制逆变器并联系统环流特性研究34-36
• 4.2.1 影响系统环流的主要因素34-35
• 4.2.2 均流控制环的作用35-36
• 4.3 本章小结36-37
• 5 无互连线并联系统控制策略建模及仿真37-56
• 5.1 传统下垂法的控制原理37-41
• 5.1.1 并联逆变器系统的环流37-38
• 5.1.2 传统下垂控制公式38-40
• 5.1.3 下垂控制系数的计算40
• 5.1.4 功率计算40-41
• 5.2 基于改进下垂法的双环逆变器并联系统均流方案41-43
• 5.2.1 传统下垂控制动态性能的优化41-42
• 5.2.2 改善稳态输出电压幅值和频率误差42-43
• 5.3 下垂控制逆变器并联系统的仿真43-52
• 5.3.1 采用下垂法并联系统的环流分析43-47
• 5.3.2 传统下垂并联控制仿真47-50
• 5.3.3 改进的下垂并联控制仿真50-52
• 5.4 并联逆变器并网运行分析52-55
• 5.5 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

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