光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、光伏并網(wǎng)發(fā)電是未來太陽能光伏利用的主要形式。隨著高性能數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，一些先進(jìn)的控制策略在光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能。另外，逆變系統(tǒng)是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，光伏并網(wǎng)逆變器應(yīng)當(dāng)拓展新的功能。本文以光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制策略為研究對象，以提高并網(wǎng)電能質(zhì)量、增強(qiáng)可靠性、優(yōu)化控制性能、擴(kuò)展系統(tǒng)功能、調(diào)節(jié)電網(wǎng)電能質(zhì)量為研究目標(biāo)，根據(jù)單相并網(wǎng)逆變器、三相并網(wǎng)逆變器和雙模式逆變器控制中存在的問題以及工程應(yīng)用

2、的新要求，對其進(jìn)行深入研究和探討，展開的工作如下:
　　(1)為了解決三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中并網(wǎng)電壓畸變嚴(yán)重時傳統(tǒng)鎖相方法精度不高以及市電頻率突變而引起鎖相精度變差的問題，提出了一種新的三相全數(shù)字自適應(yīng)閉環(huán)鎖相算法。該鎖相算法在三相閉環(huán)同步鎖相原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合開環(huán)鎖相與閉環(huán)鎖相的優(yōu)點(diǎn)，采用帶有自適應(yīng)控制的二階低通濾波器來實(shí)現(xiàn)對市電頻率自適應(yīng)跟蹤，能快速準(zhǔn)確地追蹤市電電壓正序基波分量的相位。通過仿真將改進(jìn)后的數(shù)字鎖相方法與已有的開環(huán)、

3、閉環(huán)鎖相方法進(jìn)行比較，仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該鎖相方法的正確性及實(shí)用性。
　　(2)為了優(yōu)化并網(wǎng)逆變器的控制性能及提高可靠性，圍繞并網(wǎng)逆變控制器設(shè)計中存在的問題及電路的可靠性，從三個方面提出了改進(jìn)措施。針對單相H6橋并網(wǎng)逆變器在市電電壓過零點(diǎn)附近存在母線短路的風(fēng)險，設(shè)計了帶有過零點(diǎn)死區(qū)控制的驅(qū)動電路;針對單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中直流母線電壓紋波比較大的現(xiàn)象，通過優(yōu)化逆變器電壓環(huán)控制器的設(shè)計，提出了一種新型的數(shù)組濾波器，對逆變電壓環(huán)控制器輸

4、出中的交流分量進(jìn)行檢測與濾除，有效地抑制電壓紋波對輸出電流參考的不利影響，從而降低并網(wǎng)電流的畸變率;同時，針對并網(wǎng)逆變器小電流輸出時由于濾波電感非線性特點(diǎn)導(dǎo)致電流環(huán)控制器帶寬降低的現(xiàn)象，通過優(yōu)化逆變器電流環(huán)控制器的設(shè)計，提出了一種串聯(lián)電感補(bǔ)償控制算法，隨著電感值的變化實(shí)時調(diào)節(jié)電流環(huán)控制器的增益，優(yōu)化電流環(huán)控制器在不同功率下的追蹤能力。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的對控制器的優(yōu)化策略的有效性及實(shí)用性。
　　(3)采用同一個三相三電平光

5、伏逆變電路集成并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種功能，首先推導(dǎo)出雙模式逆變器離/并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型;基于多旋轉(zhuǎn)矢量控制方法，分別設(shè)計出三相離/并網(wǎng)矢量控制器以實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行時負(fù)載能正常工作以及單位功率因數(shù)并網(wǎng);對離網(wǎng)運(yùn)行模式下的逆變器提出了一種矢量并機(jī)下垂法以保證無線并聯(lián)逆變器的均流控制。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所采用的矢量控制策略的可行性。
　　(4)針對光伏并網(wǎng)逆變器如何更加有效地調(diào)節(jié)電網(wǎng)電能質(zhì)量的問題，提出了一種多機(jī)集中補(bǔ)償策略來控制具有有源濾