小功率光伏并网逆变器控制方法研究

作     者：白建祥 

作者单位：湖南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李圣清

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光伏并网逆变器 准PR调节器 MPPT 防孤岛运行控制 

摘      要：随着传统能源所引起的环境污染问题变得越来越严重,利用太阳能光伏发电产业不断发展壮大,因此对发电系统中关键部件并网逆变器的要求越来越严格。其中逆变器的控制方法最为重要,本文针对逆变器并网运行控制及防孤岛运行控制做了深入研究,旨在提高光伏发电系统的稳定性、转化率及防孤岛运行能力,改善入网电流质量。首先,本文采用了一种包含双输入DC/DC升压单元、H6逆变桥和LC型滤波器三部分的新型拓扑结构的逆变器,深入分析了各部分的工作原理。然后,针对传统逆变器输出电流控制中,电流内环通常采用的PI调节器无法直接实现交流量的无静差控制问题,本文采用了一种简单的准PR调节器,设计了准PR调节器的相关参数,给出了合理的参数整定方法,通过获取频率响应特性来直接实现交流量的无静差控制。仿真结果表明该方法保证了入网电流与电网电压保持同频同相且有效解决了谐波含量的问题。其次,针对传统最大功率点跟踪控制的不足,提出了一种最大功率点跟踪优化控制方法,通过采样光伏电池板三个不同的P-U值,比较功率值的大小来判断光伏电池板的工作状态,由事先设定的不同指令逐步使光伏电池板工作在最大功率点处,仿真结果表明了该优化控制方法的有效性和实用性。再次,针对主动式防孤岛运行控制会对入网电流电能质量造成影响问题,提出了主被动式相结合的防孤岛运行控制方法。通过检测公共耦合点处的电压和频率,比较其是否超出了保护阈值范围。若超出则控制逆变器断开,没有超出则采用对公共耦合点处电压频率实行正反馈的主动频移法。着重分析设计了normfCQ?0坐标系下此方法的关键参数,量化分析了其不可检测区,使其不可检测区做到最小,仿真结果表明无论负载呈现感性还是容性该控制方法均能有效实现防孤岛运行控制。最后,对逆变器并网电流控制、最大功率跟踪控制和防孤岛运行控制进行了详细的实验验证,结果表明了逆变器控制方法的有效性。