陈堃[1]2014年在《光伏并网逆变器若干关键技术研究》文中认为太阳能的光电转换应用(光伏发电技术)相较于目前主流的化石能源、核能、风能、水能和生物质能发电技术所具有的绿色清洁、安全可靠、不受地理位置限制、不破坏生态环境、不占用土地粮食资源等优势使其成为人类实现可持续发展的希望。光伏并网逆变器作为将光伏电池直流电转换为交流电并输入电网这一能量转换与控制过程中的核心设备,影响和决定着整个光伏并网系统的稳定、安全、可靠、高效、使用寿命和成本。由于近年来光伏并网发电在全球范围内的快速发展以及我国对其民用化的大力推动,本文选择从单相电压源型桥式光伏并网逆变器出发,对其非线性负载条件下的输出波形治理、电网电压突变时的高低电压穿越、无互联线的并联这叁个关键技术进行了深入研究,并在此基础上进一步对近年来发展迅速、有潜力成为未来叁相光伏并网逆变器主流拓扑的叁相四桥臂逆变器控制技术进行了深入研究。本文从光伏并网逆变器输出侧展开,对其输出波形治理进行研究。在分析直流注入问题产生原因和现有治理方法的基础上,提出了一种含有预置环节的直流分量瞬时算法,能够以载波周期为单位对直流分量进行计算,并基于该算法提出了一种改进重复控制、PI控制相结合的光伏并网逆变器直流注入瞬时抑制策略,能够有效抑制由于各种原因,包括非线性负载导致的直流分量。并以该策略为基础,建立双重复控制环,与PI控制、跟踪控制相结合实现了对由非线性负载导致的光伏并网逆变器直流分量、谐波注入的统一补偿。通过构造半波负载和不控整流负载两种典型非线性负载进行实验,验证了策略的可行性和有效性。本文将研究内容延伸至光伏并网逆变器电网侧,对其高、低压穿越技术进行研究。在分析我国对光伏并网电源穿越要求的基础上,提出了一种适用于民用单相光伏并网逆变器的控制策略,同时具备高、低电压穿越能力,能够按需动态调节有功输出及无功补偿。通过引入一种瞬时预测算法实现对电网电压幅值的瞬时跟踪,通过引入电压前馈控制有效抑制由于电网电压突变引起的并网电流突变；通过对逆变器有功输出及无功补偿的控制分析,阐述了策略中Crowbar电路应用的必要性。通过模拟电网电压突变进行实验,验证了策略的可行性和有效性。考虑到光伏电源向大功率、分布式供电模式发展的趋势,本文对光伏并网逆变器的无互联线并联技术进行研究。基于对传统PQ下垂法和逆变器并联控制条件的分析,鉴于并网逆变器的特殊性,提出了一种基于改进电压控制的光伏并网逆变器无互联线并联控制策略,建立改进电压控制方程,通过“电压-电流”双环控制结构实现了无互联线并联控制。分析了各逆变器与电网间连线阻抗差异对无互联线并联的不良影响,通过引入虚拟阻抗对策略进行进一步改进。通过模拟系统负载突变和连线阻抗差异进行实验,验证了策略的可行性和有效性。同时结合对光伏并网逆变器输出波形治理的研究成果进行逆变器并联系统直流环流抑制实验,实现了对直流环流的有效抑制。本文针对不平衡负载和非线性负载日益增多的现状,对近年来发展迅速、有潜力成为未来叁相光伏并网逆变器主流拓扑的叁相四桥臂逆变器控制技术进行研究。分析了叁相四桥臂逆变器的不平衡负载抑制机理,比较了3D SVM在abc坐标系下和αβγ坐标系下的控制原理,剔除了基于abc坐标系3D SVM中的十二个无效四面体,并基于dq0坐标系结合重复控制和PI控制,实现了不平衡负载和非线性负载条件下的叁相四桥臂逆变器叁相电压对称输出,并有效抑制了其中的直流分量、谐波。结合本文对光伏并网逆变器输出波形治理的研究成果,通过构造不平衡负载和非线性负载进行实验,验证了策略的可行性和有效性。
闫士职[2]2009年在《基于太阳能光伏发电并网系统的研究》文中研究表明随着全球环境污染和能源短缺问题的日益严重,寻找新能源已经是各国不得不面临的现实。众所周知,太阳能是当前世界上最丰富、最清洁、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一,其中光伏发电越来越受到人们的认可和关注。在近些年来,光伏发电并网技术成为了光伏发电应用的主流。为此,本文对光伏发电并网系统进行了详细介绍,并对并网控制方法进行了相关研究。本文研究的对象是完整的光伏并网发电系统,着重对叁相光伏并网系统进行了全面的分析。对并网系统的主电路拓扑、控制策略、系统参数选择、最大功率点跟踪等几个方面做了详细的分析和仿真实验。首先,概述了太阳能利用的意义和广阔前景,给出本课题的主要研究内容。接着简要的介绍了太阳能光伏发电系统分类和组成。其次,阐述了叁相光伏发电并网的控制目标,给出并网运行时必须满足的条件。通过分析比较当前流行的几种逆变电路的控制方法之后,本文采用基于SPWM的电流输出并网控制方法,通过MATLAB软件搭建模型进行仿真实验。通过仿真验证了此控制方法的可行型。并且分析了影响纹波电流大小的主要因素。最后对光伏电池的原理和工作特性进行了简要的分析。用方框图表达了几种常用的最大功率跟踪的控制方法。文本选择扰动观测法作为最大功率跟踪的控制方法。通过MATLAB软件对其进行建模仿真实验,通过仿真结果可以得出此方法可以较好的跟踪光伏电池最大功率工作点。并且本文还验证了通过改变不同的扰动步长对跟踪效果的影响。论文最后对所取得的成果进行了总结,并给出了作者的一些建议,同时也对光伏发电技术进行了展望。
徐保友[3]2012年在《LCL型光伏逆变器并网控制策略研究》文中认为随着世界能源短缺和环境问题的日益严重,光伏发电技术越来越受到人们的重视。而并网逆变器作为光伏发电系统的核心部件,成为目前研究的热点。本文以叁相LCL型并网逆变器作为主要研究对象,深入分析了LCL型并网逆变器的数学模型和谐振产生机理,讨论了LCL输出滤波器的优化设计方法,提出了叁种高性能的LCL型逆变器并网控制策略,并通过仿真分析比较了叁种方法的控制性能。首先,分析L型、LC型和LCL型并网逆变器的拓扑结构和数学模型,并利用波特图分析叁者的特性。通过比较,本文采用具有优越的高频谐波抑制能力和成本优势的LCL型并网逆变器作为研究对象。并深入分析LCL型并网逆变器谐振产生机理和危害,总结了目前LCL型并网逆变器的控制方法。其次,针对LCL型光伏并网逆变器的特点,提出了一种基于重复PR的电流双闭环并网控制策略,电流内环通过电容电流反馈实现对LCL输出滤波器高频谐振的有效抑制；电流外环采用重复PR复合控制策略,以实现对并网电流的高性能控制。最后,提出了基于瞬时功率理论的LCL型并网逆变器直接功率控制方法,设计了优化的开关表,实现对瞬时有功和无功功率的良好控制。并且为了抑制LCL滤波器谐振问题,在控制系统加入了有源功率阻尼控制环节。在此基础上提出一种内环采用电流控制、外环采用功率控制的准直接功率控制方法,兼顾了直接功率控制和电流控制的优点。
任甜[4]2013年在《单相光伏并网发电系统的控制策略研究》文中进行了进一步梳理在传统化石能源供应短缺及其环境污染问题层出不穷的背景下,存储量丰富、清洁安全、扩容方便的太阳能资源受到越来越多的关注。其中,光伏发电占据了太阳能应用领域中的重要地位,特别是光伏并网发电技术已经取得了令人瞩目的研究成果。本论文的研究主要从光伏电池利用效率和并网质量方面出发,研究单相光伏并网发电系统的最大功率点跟踪技术及并网控制技术。论文首先从能源的角度引出了太阳能的光伏发电利用问题,概述了国内外光伏发电的发展状况及光伏并网发电技术的发展问题,对论文的主要研究内容进行了说明。然后分析了不同分类方式下的光伏并网主电路拓扑结构,选择了单相两级式结构作为本论文使用的光伏并网结构,设计了系统的整体控制方案,即系统前级DC/DC电路实现光伏电池的最大功率点跟踪控制、系统后级DC/AC电路实现单相光伏系统的并网控制并稳定中间直流母线电压。在系统前级的最大功率点跟踪控制部分,对光伏电池模型进行了分析与仿真,阐述了常用最大功率点跟踪方法及其优缺点,在此基础上采用了一种变步长自适应增量电导法,并通过仿真实验验证了该算法的优越性。在系统后级的并网控制部分,分析了并网逆变器的数学模型,制定了电流内环、电压外环的并网控制方案,具体设计了基于准比例谐振控制的并网电流控制器和基于自抗扰控制的直流母线电压控制器。最后,对整个单相光伏并网发电系统的控制效果进行了仿真和实验验证。仿真中,通过对比PI控制、比例谐振控制、准比例谐振控制下的电流控制效果,对比PI控制、自抗扰控制下的直流母线电压控制效果,证明了所设计的电流控制器和电压控制器的有效性与合理性。在硬件平台上进行实验,得到的实验结果与仿真结果基本一致,验证了控制方法的可行性。
黄旭召[5]2016年在《光伏系统并网控制策略的研究及应用》文中提出随着世界各国经济的高速发展及不可再生能源的日渐枯竭,新能源发电技术必将成为未来发展的必然趋势。世界各国政府出台鼓励性政策支持光伏发电接入主网,促进了规模化光伏发电系统并入电网的发展速度,然而故障时的谐波污染及无功补偿问题,将会对电网运行的安全性和可靠性产生一定的消极影响,甚至会造成系统的解列。因此,本文在所建立的光伏逆变器暂态模型的基础上,重点研究了大规模光伏发电系统并网控制策略及其在故障情况下的应用,着重解决光伏系统故障时的谐波污染和无功补偿问题,实现故障时的低电压穿越,提升其并网运行的安全性和可靠性。具体工作内容如下:首先,本文从理论上对光伏电池板、Boost升压电路和并网逆变器的工作原理进行了分析,通过对传统经典最大功率跟踪(MPPT)控制方法的研究对比,对传统电导增量法最大功率跟踪速度进行了改进优化,基于MATLAB/SIMULINK的仿真结果证明了该策略的可行性。其次,本文在上述基础上对光伏并网发电系统的比例积分(Proportion Integration,PI)控制策略和比例谐振(Proportion Resonant,PR)控制策略进行了对比,深入分析了它们的优势与不足,并结合二者的优势,提出采用比例积分-谐振积分(PI-PR)跟踪并网指令电流的控制方法。通过在MATLAB/SIMULINK中对PI、PR、PI-PR并网控制策略的仿真结果相比较,验证了PI-PR控制策略的优越性。最后,本文在单位功率因数并网的基础上,采用PI-PR并网控制策略,以某个已投运的10kW光伏发电并网系统为背景,通过MATLAB/SIMULINK对PI-PR控制策略在低电压穿越(LVRT)中的应用进行了仿真。结果证明PI-PR控制策略不仅能够在故障时抑制电流中的高次谐波,还能快速发出无功功率,为进一步解决光伏系统故障情况下的低电压穿越问题提供了一定的理论参考。
王岩[6]2007年在《光伏发电系统MPPT控制方法的研究》文中研究指明能源犹如人体的血液。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。随着能源危机与环境污染的加剧,太阳能的利用越来越受到人们的重视,而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,从建模仿真方面对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究,提出了一种基于模糊参数自校正PID控制实现最大功率点跟踪的方法,仿真表明该方法能够很好的处理好控制精度和速度这一矛盾,使光伏系统始终输出最大功率。光伏并网是光伏发电未来发展的大趋势,将该控制策略应用于单极式光伏并网系统最大功率点跟踪控制,并结合消谐PWM控制,实现了系统的高效率并网运行。
曾晓生[7]2012年在《基于准比例谐振控制的光伏并网逆变器的研制》文中进行了进一步梳理在当今世界能源紧缺、环境污染、核能安全问题突出的形势下，太阳能是最具商业利用价值的可再生能源之一，光伏并网发电将是我国未来太阳能利用的一个重点发展方向。并网逆变器是光伏并网系统的关键环节，在现有的光伏电池效率水平和工艺水平下，提高光伏并网逆变器效率和性能的关键在于逆变器控制技术的优化。目前被广泛应用的PI控制策略虽能使系统获得良好的动态和稳态性能，原理简单，容易实现，但存在稳态误差，不能对正弦量进行无静差跟踪，这将造成系统效率下降；另外，PI控制器抗电网干扰能力差。因此，需要研究新的控制策略，消除系统稳态误差，增强抗干扰能力。为此本文研究了一种逆变并网控制策略，通过引入PR控制器，利用其在谐振频率处增益无穷大的特点，消除稳态误差和提高抗干扰能力；再对其进行进一步的改进，采用了准PR控制策略。本文的研究工作主要有以下几方面:1、研究光伏并网逆变器的控制技术，通过对比各种不同的逆变并网控制策略，指出目前常用的PI控制策略存在的问题和解决的方向。2、针对现有控制策略所存在的问题，研究PR控制策略，推导出PR控制器能够减小甚至消除稳态误差、提高抗电网干扰能力的结论。并进一步改进控制器，采用准PR控制策略。3、基于准PR控制策略，进行光伏并网逆变器的硬件设计和软件设计。4、采用仿真和样机实验的方法验证所采用的准PR控制策略的有效性。分别对基于PI控制器、PR控制器和准PR控制器的控制系统进行仿真实验，从仿真波形的比较中证明本文的观点。然后进行1KW样机的实验验证，给出相关的实验波形。仿真和实验结果表明：本文采用的准PR控制策略，保持了PR控制器在基波频率处增益大的优点，从而解决了传统PI控制器存在稳态误差、抗电网干扰能力低的问题；克服了PR控制器带宽窄的缺点，在电网频率发生偏移的情况下仍能适用。
郭亚男[8]2008年在《太阳能发电并网系统的研究》文中认为在20世纪的世界能源结构中,人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等一次性能源。随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高,能源消费量日益增长,世界上已经出现了能源危机。世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源,其中太阳能作为一种高效无污染且可持续发展的新能源,尤其受到广泛的重视。太阳能光伏利用的主要形式为太阳能光伏并网系统,在此背景下,本文在太阳能光伏并网系统的硬件设计、控制算法研究、系统仿真等方面进行了深入探索。本文在充分分析近年来光伏发电领域重要研究成果的基础上,设计了一套叁相光伏发电并网系统,对系统的拓扑结构、控制电路给出了详细的设计要点。以DSPTMS320LF2407为控制核心,实现了电路保护、数据采集、参数设置等功能,为各种光伏并网控制算法提供了灵活可靠的硬件平台。在软件方面介绍了空间矢量PWM的控制算法,在分析现有最大功率跟踪(MPPT)方法的基础上,对现有方法进行了改进,把模糊控制引入到最大功率跟踪中,并给出了模糊控制规则库。另外分析了并网中存在的孤岛效应问题,并改进了现有解决方法。最后利用MATLAB进行了电力电子仿真,证实了系统的可行性。
毕磊[9]2007年在《分布式光伏并网发电技术研究》文中研究指明论文对分布式光伏并网发电系统进行了研究和实验，系统的硬件电路是基于智能功率模块的全桥逆变器结构，系统的控制方案是基于TMS320F2812系列DSP芯片的电流源输出控制方案。分析了分布式光伏并网发电系统应用的背景和趋势，对其各部分的研究现状进行了探讨和比较。选择全桥式结构作为系统逆变器的主电路拓扑结构，用智能功率模块(IPM)作为主开关元件，设计了其驱动电路及逆变器的外围电路。对系统的控制方案进行了详细的分析，采用TMS320F2812型号DSP作为系统的控制芯片，软件编程实现了系统的并网控制。分析比较了太阳能电池最大功率点跟踪和分布式并网发电系统孤岛效应问题防止的方法。给出了仿真及实验结果。论文设计的分布式光伏并网发电系统能够实现逆变并网的功能。
秦硕[10]2015年在《光伏发电并网控制与孤岛检测方法的匹配研究》文中进行了进一步梳理21世纪以来,能源短缺和传统化石能源消耗所带来的环境问题已成为限制人类社会可持续发展的两大主要因素。从解决能源短缺和环境问题的角度来考虑,由清洁型可再生能源全面取代化石能源是大势所趋。光伏(Photovoltaic简称PV)发电作为太阳能开发利用的主要形式,已成为清洁型可再生能源领域的主要研究课题。由于调整能源消费结构的需求和光伏发电技术的长足进步,使得光伏发电并网系统迅猛发展。其中,并网控制策略和孤岛效应检测作为光伏发电并网系统的核心部分而受到广泛关注。因不同的并网控制策略与不同的孤岛检测方法结合使用,孤岛效应检测时间和输出电能质量均有所不同。所以,本文针对并网控制策略和孤岛检测方法之间的影响进行匹配研究,并进行横向比较分析得出匹配结果表。首先分析了并网控制策略的研究现状,在此基础上对双闭环控制、滞环控制和改进型滞环控制叁种并网控制策略的数学模型进行了深入的理论研究,并在Matlab/Simulink环境中搭建了上述叁种并网控制策略的仿真模型进行仿真分析。由仿真结果反映出在相同的情况下,上述叁种并网控制策略都可以满足并网要求,其中滞环控制并网电流中高次谐波含量高,且总的谐波畸变率较高,双闭环控制的谐波畸变率最低。然后,详细介绍了国内外孤岛检测的相关技术标准和孤岛检测方法的分类,并具体分析了其中叁种孤岛检测方法的原理。本文的重点是在Matlab/Simulink中搭建了叁种并网控制策略分别与叁种孤岛检测方法的匹配仿真模型进行仿真研究,通过仿真结果得出:不宜单独采用过欠电压检测作为孤岛检测方案,应结合其他孤岛检测方法共同使用;并网控制策略与主动孤岛检测方法匹配结果表和相应的结论。文章基于TMS320F2812搭建了并网实验平台,并对采样与过零点检测电路进行了改进,使其所捕获波形的上升沿和下降沿较为理想。同时,设计了逆变器主电路、控制单元、驱动单元等硬件电路和系统软件,并对实验结果进行了简要分析,验证了光伏并网逆变器硬件电路设计及电流闭环控制的可行性。
参考文献：
[1]. 光伏并网逆变器若干关键技术研究[D]. 陈堃. 武汉大学. 2014
[2]. 基于太阳能光伏发电并网系统的研究[D]. 闫士职. 西南交通大学. 2009
[3]. LCL型光伏逆变器并网控制策略研究[D]. 徐保友. 中南大学. 2012
[4]. 单相光伏并网发电系统的控制策略研究[D]. 任甜. 中南大学. 2013
[5]. 光伏系统并网控制策略的研究及应用[D]. 黄旭召. 上海电机学院. 2016
[6]. 光伏发电系统MPPT控制方法的研究[D]. 王岩. 华北电力大学（河北）. 2007
[7]. 基于准比例谐振控制的光伏并网逆变器的研制[D]. 曾晓生. 华南理工大学. 2012
[8]. 太阳能发电并网系统的研究[D]. 郭亚男. 兰州理工大学. 2008
[9]. 分布式光伏并网发电技术研究[D]. 毕磊. 南京理工大学. 2007
[10]. 光伏发电并网控制与孤岛检测方法的匹配研究[D]. 秦硕. 太原科技大学. 2015
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