基于新型准Z源逆变器的三相光伏并网优化控制研究

作     者：陈育虎 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯涛;周虹辰

授予年度：2022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：光伏发电 准Z源逆变器 细菌觅食 功率前馈 并网 

摘      要：随着石化能源储存量的减小以及石化能源在发电过程中带来的环境污染等问题,新能源发电在现代电力系统中扮演着越来越重要的位置,光伏发电与并网控制成为了近年来新能源发电的研究热点之一。本文针对光伏并网,对光伏并网系统的逆变器、控制环及滤波电路进行了深入研究。论文的主要研究内容如下:(1)针对两电平Z源逆变器功率等级低,电流、电压谐波多,输出电能质量差,Z源中点钳位(Neutral Point Clamp,NPC)三电平逆变器的电容电压应力高,并且其升压能力不足,因此,本文设计了新型准Z源NPC三电平逆变器,可以提高逆变器的升压能力,降低电容电压应力。(2)光伏发电系统因受到外界环境因素变化的影响,具有非线性、时变性和不确定性等特性,需要对其最大功率点跟踪进行研究。现有的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法在收敛精度或收敛速度上存在一定的不足。本文采用智能探寻游动细菌觅食算法进行光伏电池阵列最大功率点跟踪研究。该算法使细菌提前探测下一位置的适应度大小,若是优于当前时刻,则继续游动,反之,则停止游动。这样可以避免游动到差环境下,大大加快了算法的运行速度,提高了快速性,改善了运行过程的平稳性。(3)针对光伏并网系统对外界环境变化时的响应速度,现有电流内环控制输出谐波畸变率较高,稳态误差偏大等问题,提出了功率前馈的细菌觅食优化比例复数积分(Bacterial Foraging Optimization Algorithm-Proportional Complex Integral,BFOA-PCI)控制方法。该方法通过PCI控制器,减小稳态误差,加入细菌觅食算法优化比例系数K和积分系数K,使得K和K在任何情况下都能达到最优,同时将光伏阵列的输出功率引入到电压外环中,其输出作为光伏并网系统电流内环的参考值,可以加快系统响应外界环境变化的速度,降低谐波畸变率,提高稳态精度,改善输出电能质量。(4)光伏并网系统优化控制策略中,采用本文所提出的基于功率前馈与细菌觅食优化PCI的控制策略,引入LCL滤波器,实现并网,光伏并网系统的谐波畸变率大大降低,使入网电流更接近正弦波,提高了并网质量。