具有电能质量治理功能的光伏发电系统研究

作     者：李广琛 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：赵仁德

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：BOOST变换器 三电平光伏逆变器 有源阻尼 中点电压 电能质量治理 

摘      要：我国的光伏并网发电产业发展迅猛,拥有广阔的发展前景。然而,光伏并网逆变器作为光伏发电系统与大电网的连接端口,存在装置利用率低的固有缺点。同时,随着电能质量问题引起的各种故障和事故的不断发生,电能质量治理装置与技术的发展引起人们广泛关注。复用光伏并网逆变器装置,将光伏并网发电与电能质量治理进行统一控制已经得到了大量研究,也是智能配电网的发展趋势。本课题对具有电能质量治理功能的光伏发电系统展开研究,选取两级式非隔离型光伏并网逆变器作为研究对象,其前级为BOOST变换器、后级为带LCL滤波器的T型三电平逆变器。本文介绍了两级式非隔离型光伏并网逆变系统的工作原理并对其进行建模,这是后续进一步研究的基础。BOOST变换器的控制性能被不断提升以提高光伏系统的MPPT效率。基于所建立的充分考虑各种扰动影响的BOOST变换器平均值模型的分析结果表明现有的两类双环控制方法都无法达到最优的控制效果。紧接着,本课题引入了有源阻尼技术与高性能电容电流的微分估算技术,得到了一种改进方法,同时获得了满意的跟随性能与抗扰性能。并给出了适用的PI调节器参数设计方法。在三电平光伏逆变系统中,共模电压主要实现了中点电压平衡控制、共模谐振有源阻尼与提高直流母线电压利用率这三个重要作用,但目前的研究往往对这三者独立地进行讨论。本课题重点探究中点电压平衡控制与共模谐振有源阻尼两者结合所带来的稳定性问题,在选取合适共模电压注入方法的前提下提出了一种提高稳定性的改进方法。对于光伏并网发电与电能质量治理的统一控制,本课题对电流的检测方法以及并网逆变器的直流母线电压与并网电流的双环控制这两个方面展开了重点研究。针对现有的基于同步锁相环的电流检测以及通讯方法的不足,开发了一种在dq坐标系下的基于MSOGI的电流检测方法。对并网电流与直流母线电压的双环控制方法进行研究,并开发了合适的参数设计方法。