适用于光伏逆变器预测控制方法的研究

摘要

太阳能以其储量丰富、分布广泛、清洁无污染等优点越来越受到人们的重视。光伏发电作为太阳能利用的重要形式，将是未来发展最快、最有前途的太阳能利用技术。逆变器是光伏发电系统的重要组成部分，一类用于并网运行的光伏发电系统，将发出的电能送入电网;一类用于离网运行的光伏发电系统，为独立负载供电。针对光伏逆变器现有控制方法中存在的一些问题，本文研究了适用于光伏逆变器的模型预测控制方法。
　　论文基于模型预测控制方法的基本原理，以并网型光伏逆变器输出电流为状态变量，得到了并网型光伏逆变器的模型预测电流控制模型，与传统线性控制器进行了对比研究，并在PSCAD/EMTDC仿真软件平台中进行了算例分析。
　　然后，基于模型预测电流控制方法，对光伏逆变器的控制策略进行了研究。当电网电压在正常范围内时，电压外环用来实现控制，并给出内环电流的参考值;当电网电压发生三相对称暂降时，设计的低电压穿越控制策略，将有功电流和无功电流参考值根据电网电压的变化程度重新分配;当电网电压出现不对称暂降时，分别以抑制有功功率波动和负序电流分量为控制目标，计算得到不同相序电流的参考值。针对不同情况计算得到电流参考值后，通过模型预测电流控制器，让逆变器输出电流跟踪参考电流，在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了仿真电路和控制器模型，对控制策略进行了验证。
　　最后，对离网型三相四桥臂光伏逆变器的模型预测控制方法进行了研究。考虑到负载对独立供电系统输出电压的特殊要求，以负载电压为状态变量，提出了适用于离网型光伏逆变器的模型预测电压控制方法，并将改进的两步法预测方式应用于该逆变器中，最后在仿真平台上对控制方法的实用性和性能进行了考察。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 光伏发电系统概述

1．3 光伏逆变器控制技术研究现状

1．4 论文的主要研究内容

第2章 光伏逆变器的模型预测控制方法

2．1 光伏逆变器的数学模型

2．2 基于模型预测控制的逆变器模型

2．2．1 模型预测控制基本原理

2．2．2 逆变器的模型预测电流控制模型

2．3 模型预测电流控制与线性PI控制的对比

2．4 仿真验证与分析

2．5 小结

第3章 并网型光伏逆变器控制策略的研究

3．1 电网电压对称暂降时的低电压穿越控制策略研究

3．1．1 电网电压暂降时运行分析

3．1．2 基于模型预测电流控制的低电压穿越控制策略

3．1．3 仿真验证与分析

3．2 电网电压不对称暂降时逆变器控制策略研究

3．2．1 对称分量法

3．2．2 功率特性分析

3．2．3 电网电压不对称时逆变器控制策略

3．2．4 基于模型预测电流的控制策略

3．2．5 仿真验证与分析

3．3 小结

第4章 离网型光伏逆变器的控制研究

4．1 三相四桥臂逆变器的数学模型

4．2 基于模型预测电压的控制策略

4．3 仿真验证与分析

4．4 小结

第5章 结论与展望

5．1 本文研究的总结

5．2 后续工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢