Z源光伏網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的電壓源型和電流源型逆變器相比，Z源逆變器具有可以減少開關器件數(shù)量并減小系統(tǒng)體積，可在單級式結構下實現(xiàn)升降壓控制，允許逆變橋臂直通等優(yōu)點，在太陽能、風能、燃料電池等可再生能源領域內具有廣泛的用途。
　　 目前常規(guī)的用于光伏并網(wǎng)的Z源逆變器功率一般都較小，作為一種較新型的拓撲結構對其的研究還不是非常充分，而對基于Z源光伏逆變器的電能質量控制系統(tǒng)研究就更少了。本文研究的Z源光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)拓寬了Z源網(wǎng)絡的應用功率范圍，適宜于大

2、功率光伏集中并網(wǎng)使用，系統(tǒng)同時結合電能質量控制作了詳細的分析與研究，可將無功功率和諧波補償功能與光伏發(fā)電并網(wǎng)功能合二為一，提高系統(tǒng)的使用效率及經(jīng)濟性，做到一機多用。
　　 本文主要研究Z源光伏并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的光伏最大功率跟蹤控制、孤島效應檢測、Z源光伏逆變并網(wǎng)以及光伏并網(wǎng)電能質量控制等關鍵技術，主要研究內容如下:
　　 首先基于單獨的DC/DC環(huán)節(jié)獨立研究光伏最大功率跟蹤控制算法，設計了一種基于模糊滑模算法的光伏最大功

3、率跟蹤控制算法，利用小信號狀態(tài)空間模型分析并設計了光伏最大功率跟蹤控制電路，該算法將模糊控制和滑?？刂频膬?yōu)點結合起來，將控制目標從減小誤差轉為控制滑模函數(shù)，在常規(guī)模糊控制器不依賴于系統(tǒng)模型的優(yōu)點基礎上，又減輕或避免了滑模控制可能具有的抖振現(xiàn)象。
　　 在對光伏孤島效應發(fā)生原理及其檢測方法的評價標準進行詳細分析的基礎上，分別對被動式和主動式孤島效應檢測方法進行計算和仿真，通過比較研究提出了一種改進的主動頻率偏移法即改進的脈沖式主動

4、頻率偏移法。該算法利用脈沖式斬波系數(shù)使得頻率能夠快速偏離正常值，同時考慮了負載特性對孤島效應檢測的影響，減小了檢測盲區(qū)并加快了檢測速度，通過Matlab仿真并實驗驗證了該算法的有效性。
　　 光伏逆變器并網(wǎng)控制一般采用電流控制方式，在常規(guī)光伏逆變器并網(wǎng)控制方式的基礎上，提出了基于空間矢量定時滯環(huán)控制的Z源光伏并網(wǎng)算法。該算法簡化了運算過程，不僅提高了電壓利用率，同時穩(wěn)定了Z源升壓。設計并實現(xiàn)了Z源網(wǎng)絡，在此基礎上對基于空間矢量定

5、時滯環(huán)控制的Z源光伏并網(wǎng)策略做了仿真和實驗驗證。
　　 在實現(xiàn)了光伏逆變并網(wǎng)的基礎上，結合無功功率和諧波補償算法實現(xiàn)了光伏逆變和電能質量的統(tǒng)一控制。詳細分析了目前常用的無功功率補償和諧波抑制裝置的電路結構和控制算法后，提出了一種基于改進的dq0變換的諧波檢測方法的諧波補償策略，該算法可用于任意的（正弦或非正弦，對稱或非對稱，有中性線或無中性線）三相電力系統(tǒng)諧波補償，運算簡單而且具有良好的實時性。
　　 最后在各部分研究的

6、基礎上，設計并建造完成了結合電能質量控制的Z源光伏逆變并網(wǎng)樣機，該樣機包括主控制芯片、采集電路、A/D轉換、數(shù)字量I/O接口、鎖相環(huán)、PWM控制、人機接口及通訊、電源復位等輔助電路構成的主控單元和利用IGBT組成的功率單元。系統(tǒng)控制軟件由主程序、中斷程序、保護程序、人機接口程序、數(shù)據(jù)通訊程序和各控制模塊程序組成。
　　 為了對樣機進行實驗研究，本文還設計了一套負載實驗裝置，可用于逆變器和無功功率補償、有源濾波等各種電力電子設備的