阻抗源逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的非線性控制研究.pdf

1、隨著全球能源日益緊張，具有取之不盡用之不竭、清潔安全、無污染特點(diǎn)的太陽能備受青睞，而且許多國家已經(jīng)把太陽能的開發(fā)和利用逐步商業(yè)化，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)也成為最具發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)電方式之一。因此對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究中，并網(wǎng)逆變器的控制是關(guān)鍵。2002年，浙江大學(xué)彭方正教授提出阻抗源逆變器--Z源逆變器，其獨(dú)特的無源網(wǎng)絡(luò)允許逆變橋上下橋臂直通實(shí)現(xiàn)升降壓的功能，能更好地適用于輸入電壓變化范圍較大的光伏、

2、風(fēng)電等分布式發(fā)電或微電網(wǎng)系統(tǒng)中。
　　 論文首先分析了Z源逆變器直通和非直通狀態(tài)的等效工作情況，對其利用無源網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)升降壓的基本原理進(jìn)行了推導(dǎo)，并總結(jié)了它的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了直通零矢量升壓的實(shí)現(xiàn)方法；然后對Z源變換器進(jìn)行狀態(tài)空間平均建模，得出相應(yīng)傳遞函數(shù)，分析得知其所具有的非最小相位特性增加了穩(wěn)定輸出控制器的設(shè)計(jì)難度，因此提出可以通過對電感電流的間接控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的控制策略。
　　 幾乎所有的電力電子變換器都是非線性的，通

3、常是先在系統(tǒng)平衡點(diǎn)附近作泰勒級數(shù)展開，然后近似線性化。但是這樣的近似是有誤差的，且隨偏離平衡點(diǎn)距離的增大而擴(kuò)大。而且實(shí)際系統(tǒng)在運(yùn)行過程中總不可避免的要受到一些未建模動(dòng)態(tài)和外界的干擾，致使系統(tǒng)偏離靜態(tài)工作點(diǎn)，這時(shí)近似線性化得到的模型就不再具有有效性，因此本文主要對Z源變換器進(jìn)行非線性控制研究。通過建立其仿射非線性模型，分別研究以電容電壓、電感電流作為反饋量時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，得出以電容電壓作為反饋量的系統(tǒng)的內(nèi)動(dòng)態(tài)是不穩(wěn)定的，故而本文提出

4、以電感電流作為反饋量來間接控制輸出電壓，對其進(jìn)行輸入輸出線性化設(shè)計(jì)，并結(jié)合最優(yōu)跟蹤控制技術(shù)來確定相應(yīng)的反饋系數(shù)，實(shí)現(xiàn)Z源變換器的非線性控制。
　　 最后對Z源逆變器單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)電流環(huán)路、Z源電容電壓環(huán)路進(jìn)行了理論分析并給出控制器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，針對光伏陣列的輸出電壓環(huán)路，本文提出采用非線性的零動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。同時(shí)，詳細(xì)闡述了光伏陣列輸出電容、并網(wǎng)濾波電感以及Z源電感、電容的設(shè)計(jì)原理，并給出相關(guān)的