两级式光伏储能并离网控制技术研究

作     者：谢缔 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许建平

授予年度：2016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：微电网 光伏发电 储能 两级式 二电平直流变换器 并离网逆变器 最大功率扫描 孤岛检测 平滑切换 

摘      要：能源的短缺和环境污染日益严重,新能源的开发及利用逐渐成为各国研究的热点,特别是在分布式发电领域。目前,分布式发电对电力系统会产生冲击和负面影响,为了协调分布式光伏发电系统对电网带来的利弊,微电网系统成为各国研究热点。微电网系统不仅能给用户带来经济效益,还能提高电力系统运行的可靠性及灵活性。为了适应国内和国际光伏发电市场的需求,以两级式光伏储能并离网控制技术作为研究对象,分析设计作为电力电子变换装置的并离网逆变器,从系统拓扑结构、模型分析、控制策略、切换策略等方面,详细阐述了两级式光伏储能并离网的相关技术。首先结合实际的微电网电源接口功能和技术需要,选择合适的逆变器拓扑结构,阐述并离网逆变器的工作原理,根据系统运行环境及功能,设计工作状态。并分析微网系统研究重点,结合常用孤岛检测方法,设计适合并离网逆变器的周期性扰动AFD孤岛检测方法,研究适合的并网和离网模式切换策略。其次将系统结构分为前级直流变换器和后级逆变器,并分别研究其控制方案。先建立Buck变换器小信号模型,验证应用于前级直流降压的可行性,并设计控制方案,解决Buck三电平变换器分压电容均压问题;将前级应用于光伏系统中,设计MPPT控制策略,在完善前级控制策略的基础上,完成仿真验证。后级逆变器分析过程与前级类似,根据模型研究分析工作原理,设计输出滤波器,分别完善并网和离网模式控制策略,当并网模式作为电流源工作时,采用电流内环加母线电压环的控制策略,母线电压环输出电流给定值控制并网馈电或整流充电,当离网模式作为电压源工作时,采用输出瞬时电压外环加电流内环的控制策略,实现给负载稳定供电,结合模式切换策略,实现仿真验证。最后根据上述理论研究,设计可以应用于微网系统的并离网逆变器;详述系统设计性能指标,结合2KW逆变器硬件平台,设计软件控制系统,并完善系统前后级保护功能,保证平台的安全性,对前面设计的控制策略进行实验验证,并就重点实验波形详细分析,得出结论。完成上述任务后,总结工作过程及结果,针对课题存在的问题和完成的情况,对今后研究工作进行展望。