基于三維空間直角坐標系的光伏逆變器控制策略研究.pdf

1、近年來，隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭，光伏發(fā)電以其豐富、清潔、便于利用等優(yōu)點，已經(jīng)成為當今能源的主要組成部分。光伏發(fā)電并網(wǎng)運行是實現(xiàn)太陽能資源利用的主要形式，本文基于三維空間直角坐標系，對光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學建模、調制算法、電網(wǎng)電壓鎖相技術、直流電壓控制策略、交流電流控制策略進行了深入系統(tǒng)的研究。
　　基于三維空間直角坐標系，以三維矢量的形式表達了逆變器調制波、電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流等三相物理量，建立了三相多電平逆變器的數(shù)學模型。研究了

2、三維調制波矢量在空間分布形成的幾何圖形特點，根據(jù)對幾何圖形的分析，直觀地揭示了SPWM和SVPWM調制算法的區(qū)別和聯(lián)系，得到了SPWM和SVPWM的統(tǒng)一表達式。三相物理量的三維矢量化使主電路、調制方法、控制策略成為一個整體，便于進行統(tǒng)一建模和分析。利用零序矢量內外包絡線進行加權疊加產生合適的調制波零序矢量來構造SVPWM，具有避免過調制、降低計算復雜度的優(yōu)點，利用調制深度和零序系數(shù)的關系，利用復數(shù)傅里葉分析對調制波矢量的總諧波THD進行

3、了計算，并構建了空間曲面，空間曲面直觀顯示了調制深度的全范圍內，零序矢量取包絡線均值能使電壓總諧波THD最小。
　　基于三維空間直角坐標系，提出一種改進的三相電壓鎖相方法。研究了不平衡電網(wǎng)電壓三維矢量的空間軌跡，得到結論其軌跡為空間橢圓，通過分析橢圓軌跡的幾何特征，繼而求出正負序分量幅值和橢圓傾角，得到提取出電網(wǎng)電壓正負序分量方法，明顯提高了正序分量提取的響應速度，并且具備頻率自適應性。根據(jù)實際電網(wǎng)電壓諧波頻譜分布特點，提出優(yōu)化設

4、計的廣義延時抵消濾波器和移頻低通濾波器，在不影響諧波抑制效果的前提下提高了鎖相環(huán)的響應速度。
　　基于三維空間直角坐標系，提出一種的改進的三相電網(wǎng)電壓幅值檢測方法。首先分析三相平衡和不平衡電網(wǎng)電壓矢量軌跡的幾何特征，根據(jù)幾何原理，求解軌跡所在平面對應的三維空間法向矢量。對法向矢量各個分量進行分解重構，從而快速準確提取出三相電壓幅值，實現(xiàn)了低電壓穿越中電壓跌落的快速準確判斷。
　　基于三維空間直角坐標系，提出一種光伏逆變器直流

5、電壓控制參數(shù)優(yōu)化設計方法。針對直流電壓環(huán)的多種PI控制器，在三維空間直角坐標系中，以比例系數(shù)和及積分系數(shù)這兩個控制參數(shù)為x軸和y軸變量，以絕對誤差加權時間積分和超調量作為評價指標，兩者分別作為z軸變量，建立空間曲面。根據(jù)空間曲面的幾何特點對控制參數(shù)進行優(yōu)化設計，實現(xiàn)最優(yōu)的評價指標，在保證較小超調量的前提下提高了直流電壓環(huán)的響應速度。
　　基于三維空間直角坐標系，分析了光伏逆變器電流矢量的基本組成分量，以及利用雙頻Bode圖對每種組