规模化太阳能光伏并网逆变器控制策略的研究及实现

摘要

规模化太阳能光伏并网发电技术已成为当今能源领域研究开发的重要内容。本文分析了用于规模化太阳能光伏并网的三电平逆变器的基本原理与运行特性,提出采用基于零序电压注入的闭环控制算法,有效的抑制三电平逆变器的中点偏移。研究了光伏并网逆变器的控制策略,提出了电池板输出侧无测量装置(POS)的MPPT算法,并在EMTDC中搭建系统模型,实现了最大功率跟踪和PQ解耦瞬时功率控制,使得光伏系统以最大功率向系统输送有功,同时向系统注入的无功功率为零。搭建了三电平逆变器硬件实验系统,在TMS320F2812型DSP中实现了逆变器的可靠并网和相应的控制策略。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 光伏发电

1.2.2 三电平逆变电路

1.3 光伏发电系统

1.3.1 光伏发电系统的分类

1.3.2 并网光伏发电系统的构成

1.3.3 光伏发电的并网方式

1.3.4 并网光伏发电系统的优缺点

1.4 论文的主要研究内容

第2章 三相三电平逆变器的原理及数学模型

2.1 主要光伏并网逆变器的拓扑比较

2.1.1 按照应用方式和领域分类

2.1.2 按调制方式分类

2.2 三相三电平逆变器的工作原理

2.3 三电平SPWM调制方法

2.3.1 载波反相层叠PWM控制法

2.3.2 载波同相层叠PWM控制法

2.3.3 开关频率优化PWM法

2.4 三相二极管箝位三电平逆变器的仿真结果

第3章 三相三电平逆变器的中性点不平衡的控制策略

3.1 中点电位波动的数学模型

3.2 注入零序电压的计算

3.2.1 使用三相正序参考电压的试探计算

3.2.2 符号区域的正确划分及计算结果的校正

3.2.3 中点电位完全可控区域

3.3 基于零序电压注入的开环控制法

3.4 采用基于零序电压注入的闭环控制方法

3.3.1 电压的反馈控制

3.3.2 电压VO的“预估”计算

3.3.3 电压的校验与修正

3.3.4 对VO的约束

3.5 仿真分析结果

第4章 光伏逆变器控制策略的研究

4.1 光伏电池的模块特性

4.2 光伏电池板最大功率跟踪(MPPT)的研究

4.2.1 MPPT的生产方法比较

4.2.2 POS最大功率跟踪点的EMTDC实现

4.3 光伏并网型三相逆变器的控制

4.3.1 PQ解耦的瞬时功率控制

4.3.2 系统的控制框图

4.3.3 PSCAD中建立模型

4.3.4 PSCAD仿真波形

4.4 数字锁相环的研究及其精度的提高

4.4.1 模型建立

4.4.2 参数优选

4.4.3 提高精度

第五章 基于DSP的三相三电平逆变的硬件设计及实验波形

5.1 硬件的设计

5.1.1 主回路的设计

5.1.2 控制板的设计

5.2 基于DSP2812的控制软件算法

5.2.1 程序结构及流程图

5.2.2 控制板与人机接口板的串口通信

5.2.3 锁相算法

5.3 实验波形

5.3.1 三电平波形

5.3.2 并网波形

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况