不对称故障条件下并网光伏逆变器控制策略研究

摘要

近年来，光伏等新能源发电得到了世界各国的高度重视和大力发展。光伏发电以其清洁无污染、操作安装方便等优势成为重要的发电方式之一。然而，电网在发生不对称故障的时候，光伏逆变器会出现输出功率波动、输出电流畸变以及电流峰值过大等问题，严重影响光伏发电系统的稳定性。
　　本文首先对光伏逆变器的数学模型进行分析，得到了同步旋转坐标系和静止坐标系下的光伏逆变器电流控制结构。从理论上分析了不对称故障条件下光伏逆变器输出功率出现波动与输出电流峰值过大的原因，之后详细分析了目前几种典型的光伏逆变器参考电流算法，总结其优缺点。在此基础上提出了一种考虑功率波动、电流峰值和谐波的三参数改进参考电流算法，分析了功率波动、输出电流谐波以及峰值电流同参数之间的关系，基于序列二次规划算法提出了调节参数的确定原则。同时，提出了一种无谐波的电流峰值抑制和考虑输出功率波动的改进参考电流算法，能够实现对功率波动和输出电流峰值的控制。基于所提出的改进参考电流算法，提出一种灵活有功无功协调控制策略，以拓展不对称故障条件下光伏逆变器有功输出能力，并且能够严格按照并网要求进行输出。
　　针对不对称故障条件下逆变器峰值电流过大的问题，本文提出一种考虑峰值电流控制的分布式光伏逆变器灵活有功调节控制策略，通过对不同控制目标之间的协调，以增大逆变器输出有功功率，减小输出功率波动。仿真分析验证了所提出方法的有效性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 并网光伏发电系统数学模型及控制策略

2．1 光伏阵列数学模型

2．2 光伏逆变器数学模型

2．2．1 光伏逆变器拓扑

2．2．2 光伏逆变器数学模型

2．3 光伏逆变器的电流控制结构

2．3．1 双同步旋转坐标系下的电流控制结构

2．3．2 静止坐标系下的电流控制结构

2．4 本章小结

第3章 不对称故障条件下并网光伏逆变器输出电流参考值算法

3．1 不对称故障条件下逆变器运行特性分析

3．2 光伏逆变器参考电流算法

3．2．1 瞬时有功无功控制

3．2．2 平均有功无功控制

3．2．3 对称正序控制

3．2．4 正负序控制

3．3 考虑功率波动、电流峰值及谐波抑制的三参数光伏逆变器参考电流算法

3．3．1 三参数参考电流算法表达式

3．3．2 谐波电流分析计算

3．3．3 峰值电流分析

3．3．4 功率波动分析

3．3．5 调节参数的确定

3．4 考虑功率波动、电流抑制的四参数光伏逆变器参考电流算法

3．4．1 输出电流表达式

3．4．2 考虑功率波动与电流抑制的逆变器输出电流参考值算法

3．4．3 两种参考电流算法的比较和分析

3．5 灵活有功无功协调策略

3．6 仿真分析

3．7 本章小结

第4章 考虑电流峰值的灵活有功调节控制策略

4．1 光伏逆变器输出电流峰值

4．1．1 光伏逆变器控制策略

4．1．2 输出电流峰值推导

4．2 考虑电流峰值的光伏逆变器灵活有功调节控制策略

4．3 仿真分析

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢