组串式光伏发电系统直流侧多目标动态重构控制研究

作     者：苏亚超 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李珍国;韩劲松

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光伏优化 直流拓扑 多目标控制 切换装置 

摘      要：常规分布式光伏发电系统连接方式固定,阴雨天或早晚等低光照情况下,逆变器处于低功率水平下工作,严重影响了系统发电效率以及输出波形质量。本文研究了光伏系统的直流侧拓扑结构,分析了组串式光伏系统多逆变器并联情况下系统损耗和输出谐波,提出了一种光伏阵列与逆变器直流侧多目标控制的可变拓扑结构,旨在提高分布式光伏系统弱光照情况下的系统性能。主要研究内容如下:首先分析了组串式光伏系统的电能质量和发电效率,基于光伏并网系统直流侧结构研究,提出一种改善系统性能的光伏系统直流侧可变拓扑结构;应用多逆变器并联运行的群控技术思想,设计了光伏阵列与逆变器直流侧可变拓扑的控制方法。其次研究了直流侧可变拓扑结构的系统损耗与输出谐波;以系统损耗率与谐波畸变率最小为目标建立多目标函数,设计了直流侧多目标动态重构的运行算法,并给出了求解策略;另外从工程角度分析了控制策略对光伏系统直流侧和交流侧的影响。最后将提出的直流侧多目标控制策略应用到实验中,搭建了5个光伏阵列与5台逆变器经直流侧可变结构并网运行的光伏系统。系统直流侧设计以DSP为控制器,包含信息采集、信息处理、切换控制和反馈校正等多环节的控制装置;通过硬件系统和软件算法的方案设计,具体地介绍了切换装置的内部结构和工作原理;将本文策略、常规的组串式并网策略、以最大效率为目标的控制策略进行对比分析,验证了本文策略的有效性。