电网三相不平衡条件下光伏并网逆变器控制策略研究

摘要

近些年来，各国科学家对于如何利用太阳能、风能、地热能等新能源来代替传统化石能源进行了积极的探索和研究。其中，光伏并网发电技术已成为人类利用太阳能资源的重要途径。在电网出现波动的情况下如何提高光伏并网系统的运行稳定性和可靠性成为当今的研究热点。
　　本文对传统光伏并网逆变器提出了新的设计，避免了光伏逆变器在电网发生三相系统不平衡时向电网输出谐波或者退出运行，提高了光伏系统对电网波动的适应性。
　　本文首先分析了光伏逆变器在电网三相平衡条件下的控制策略。推导出光伏并网逆变器在三相a-b-c静止坐标系和两相d-q旋转坐标系下的数学模型表达式。论述了电网三相平衡时光伏并网逆变器基于电压外环和电流内环的控制策略，并推导出比例积分(PI)调节器的参数整定计算公式。
　　其次本文根据电网三相不平衡的定义，阐述了电网出现三相不平衡现象对光伏并网逆变器输出功率的影响。提出了基于正负d-q旋转坐标系的闭环锁相环控制算法，此算法在电网三相不平衡时能够准确跟踪电网的相位变化。设计了基于陷波器的二次谐波滤除法，可以准确分离采样电压电流中的正序、负序分量。论述了基于抑制逆变器交流侧负序电流的控制策略和基于抑制逆变器直流侧电压二次谐波的控制策略，并分别对两种控制策略的控制结果进行理论分析比较。同时论述七段式SVPWM算法的基本原理，此控制算法用于控制输出电流以标准正弦波形式输出。
　　最后利用PSCAD仿真软件，对基于电网三相不平衡时光伏并网逆变器的控制策略进行仿真分析。仿真结果表明，文中论述的控制算法可以实现对逆变器在电网出现三相不平衡现象时的准确控制。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 光伏发电发展现状

1．3 电网三相不平衡条件下光伏并网逆变器研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 光伏并网逆变器传统控制策略分析

2．1 光伏并网逆变器功率输出分析

2．2 三相光伏并网逆变器数学模型分析

2．3 三相光伏并网逆变器控制方法研究

2．4 本章小结

3 电网三相不平衡时光伏并网逆变器基础理论

3．1 电网不平衡概念

3．2 电网三相不平衡时光伏逆变器基础理论分析

3．3 本章小结

4 电网三相不平衡时光伏并网逆变器控制策略

4．1 逆变器锁相环设计

4．2 不平衡电压电流的正负序分量分离方法

4．3 电网三相不平衡时逆变器电流控制策略

4．4 本章小结

5 空间电压矢量脉宽调制控制策略

5．1 空间电压矢量分布

5．2 空间电压矢量合成

5．3 本章小结

6 电网三相不平衡条件下逆变器仿真分析

6．1 基于双dq旋转坐标系的闭环锁相环仿真

6．2 基于陷波器滤除二次谐波的正负序分量分离仿真

6．3 SVPWM控制算法分析

6．4 抑制逆变器交流侧负序电流控制方法仿真

6．5 抑制逆变器直流侧电压二次谐波控制方法仿真

6．6 本章小结

7 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况