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光伏并网逆变器低压穿越控制策略研究

作　者: 侍威
导　师: 薛家祥
学　校: 华南理工大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: 低压穿越对称及非对称故障功率限制无功电流补偿 SVPWM 中点电位平衡
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

鉴于电网故障下光伏并网逆变器的脱网、反复跳闸会导致光伏阵列功率输出不足、整机效率低下的事实，各国的工程师都对电网故障下逆变器的工作模式进行了深入的研究，基本思想是保证逆变器不过流、不脱网的同时向电网输送有功、无功，甚至向电网完全补偿无功，课题从低压穿越控制策略着手研究逆变器的故障穿越能力。电网发生对称故障，比较有功电流与额定电流，当电压跌落深度小于50%且有功电流小于额定电流时，给出有功电流参考值，MPPT正常；当有功电流不小于额定电流，断开电压外环，停止MPPT，有功电流参考即为额定电流，限制光伏阵列有功输出。当电压跌落深度超过50%时，断开电压外环，停止MPPT，逆变器完全向电网注入无功，对称故障穿越成功时，恢复MPPT及电压外环、电流内环双环控制策略。电网发生非对称故障，采用比例-谐振电流控制器向电网注入非对称的正负序电流，实现了无静差输出，减小了并网震荡功率，避免了解耦双同步电流控制器静差输出及其前馈正负序分量的复杂双环控制；采用正负序弹性控制确定电流控制器的参考电流，实现并网有功电流、无功电流的动态可调；采用解耦电容与双向DC/DC变换器相结合的方式解耦交直流功率、吸收二倍频波动功率。采用新型的SVPWM调制方法，简化了扇区划分、基本空间电压矢量作用时间计算公式，缩小了存储空间，提高了DSP2808代码执行效率，同时每个采样周期内基本电压矢量的首发矢量都是小矢量，降低了开关频率，改善了中点电位的波动。鉴于小矢量对于中点电位平衡的影响最大，课题引入平衡因子法，正确分配采样周期内小矢量的作用时间以减小中点电位的波动幅值，该方法有效降低了功率管的开关损耗、并网电流谐波，提高了整机效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-17
  1.1 低压穿越研究背景及意义  11-12
  1.2 光伏发电系统低压穿越技术要求  12-15
  1.3 本论文的课题来源及主要研究内容  15-17
第二章电网对称故障时低压穿越控制策略  17-36
  2.1 电网故障及逆变器输出功率对电网的影响  17-18
    2.1.1 电网故障类型及其特征  17
    2.1.2 逆变器输出功率对电网的影响  17-18
  2.2 电网电压对称跌落时低压穿越实现方式  18-24
    2.2.1 并联静止无功补偿装置实现低电压穿越  18-19
    2.2.2 功率限制实现低电压穿越  19-22
    2.2.3 向电网注入无功电流支撑并网点电压  22-24
  2.3 电网对称跌落时逆变器并网控制策略  24-29
    2.3.1 交流侧数学模型  25-26
    2.3.2 Clarke变换与Park变换  26-27
    2.3.3 d轴与q轴解耦控制  27-28
    2.3.4 并网电流控制  28-29
  2.4 三相软件锁相环  29-35
    2.4.1 过零检测技术  30-32
    2.4.2 锁相环与数字PID滤波器  32-33
    2.4.3 三相软件锁相环及其线性化  33-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章电网非对称故障时低压穿越控制策略  36-49
  3.1 电流控制器的设计  36-39
    3.1.1 解耦双同步电流控制器  36-38
    3.1.2 比例-谐振电流控制器  38-39
  3.2 参考电流确定  39-42
    3.2.1 对称分量法  39-41
    3.2.2 正负序弹性控制  41-42
  3.3 直流侧功率解耦及母线电压稳定  42-45
  3.4 电网非对称跌落Matlab/Simulink仿真分析  45-47
  3.5 本章小结  47-49
第四章空间电压矢量调制及中点电位平衡  49-65
  4.1 传统SVPWM调制  49-54
    4.1.1 SVPWM调制与SPWM调制比较  49
    4.1.2 扇区划分  49-52
    4.1.3 基本电压矢量作用时间及开关顺序  52-54
  4.2 新型SVPWM调制  54-57
    4.2.1 参考电压矢量归一化  55
    4.2.2 新型SVPWM调制基本电压矢量作用时间  55-57
  4.3 中点电位平衡控制策略分析  57-64
    4.3.1 中点电位不平衡的机理分析  57-60
    4.3.2 中点电位不平衡的控制策略分析  60-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章低压穿越实验结果分析  65-78
  5.1 低电压穿越实验平台  65-66
  5.2 前级Boost驱动及后级全桥逆变驱动  66-71
    5.2.1 主功率板驱动电源及驱动隔离电路  66-67
    5.2.2 Boost及三相逆变桥驱动  67-71
  5.3 电网对称及非对称跌落低电压穿越  71-77
    5.3.1 电网正常运行时三相电压  71
    5.3.2 功率限制实现对称低压穿越  71-73
    5.3.3 功率限制实现非对称低压穿越  73-75
    5.3.4 正负序电流注入法实现非对称低压穿越  75-77
  5.4 本章小结  77-78
全文总结与工作展望  78-79
参考文献  79-83
攻读硕士期间取得的成果  83-84
致谢  84-85
附件  85

光伏并网逆变器低压穿越控制策略研究

内容摘要

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