三相光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的PCH控制研究.pdf

1、目前發(fā)展清潔可持續(xù)的太陽能是能有效應(yīng)對(duì)能源與環(huán)境問題的重要方式之一。光伏發(fā)電作為利用太陽能的主要的途徑之一獲得人們的重視并得到大力的發(fā)展。逆變器是使得光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)給負(fù)載供電或者并網(wǎng)功能的重要器件，其性能對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)有著極為重要的影響。電壓型三相PWM逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)中有較多的應(yīng)用，然而該種逆變器是一個(gè)耦合的非線性系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法的思路是設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)，參數(shù)整定過于復(fù)雜且控制效果不佳。近來，端口受控哈密頓(po

2、rt-controlled Hamilton，PCH)控制理論日愈受到人們的關(guān)注，其依據(jù)能量成形的控制方法，并能夠很好地解決非線性系統(tǒng)的控制問題。對(duì)于逆變器的控制，其優(yōu)點(diǎn)是參數(shù)設(shè)計(jì)的物理意義明確且簡易、無需對(duì)系統(tǒng)解耦以及穩(wěn)定性分析簡單。本文主要是對(duì)適用于光伏發(fā)電中的逆變器的PCH控制方法進(jìn)行相關(guān)的研究。
　?。?）首先闡述了發(fā)展光伏發(fā)電及研究適用于光伏發(fā)電的逆變器的重要意義，然后對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，隨后著重介紹了與逆變器相關(guān)

3、的控制理論及其優(yōu)點(diǎn)與不足從而引出了PCH控制方法，并進(jìn)一步介紹了PCH的研究現(xiàn)狀和控制思路。
　?。?）分別建立了獨(dú)立運(yùn)行的三相逆變器分別在三相靜止以及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的普通數(shù)學(xué)模型。根據(jù)PCH理論并結(jié)合普通數(shù)學(xué)模型建立了獨(dú)立運(yùn)行逆變器的PCH模型，給出了獨(dú)立運(yùn)行逆變器的PCH控制器并給出具體的設(shè)計(jì)思路，并最終依據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了獨(dú)立運(yùn)行光伏逆變器的PCH控制的優(yōu)良性能。
　　（3）在對(duì)并網(wǎng)光伏逆變器的控制研究中，首先確

4、定了直接電流控制的控制方法，將PCH控制理論與直接電流控制方法相結(jié)合，從而設(shè)計(jì)了并網(wǎng)型三相逆變器的PCH控制器并給出了具體的設(shè)計(jì)思路。通過分析仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果從而驗(yàn)證了PCH控制在并網(wǎng)逆變器控制中的性能。為了進(jìn)一步驗(yàn)證PCH控制的性能，在相同實(shí)驗(yàn)條件下與傳統(tǒng)的VOC(voltage oriented control)矢量控制進(jìn)行對(duì)比。
　?。?）在并網(wǎng)逆變器的 PCH控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩個(gè)方面的擴(kuò)展。一是設(shè)計(jì)了帶有升壓功能的并網(wǎng)逆變

5、器的整體PCH控制器并通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，解決了直流側(cè)輸入電壓較低不能完成逆變的問題。二是進(jìn)行了對(duì)含光伏電池的動(dòng)態(tài)光伏逆變系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合PCH控制的研究，提出了一種結(jié)合PCH控制，PI(proportion integration)控制以及最大功率點(diǎn)跟蹤控制的控制思路來共同控制兩級(jí)式的光伏發(fā)電系統(tǒng)。最終依據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了PCH控制在動(dòng)態(tài)的兩級(jí)式的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的可行性及其優(yōu)良的性能。
　　論文最后對(duì)本論文中所做的工作和不足之