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光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變技術(shù)研究.rar

資 源 簡(jiǎn) 介

在能源枯竭及環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天,光伏發(fā)電是未來(lái)可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對(duì)象,對(duì)光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。 在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上,提出了一種直接電流控制最大功率點(diǎn)跟蹤方法,通過(guò)檢測(cè)變換器輸出電流進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制,簡(jiǎn)化控制算法,同時(shí)省去了擾動(dòng)觀測(cè)法中的電壓和電流傳感器,降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實(shí)用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略,將最大功率點(diǎn)跟蹤與智能充電控制有機(jī)結(jié)合在一起,充分利用光伏電池的輸出功率,縮短充電時(shí)間,提高充電效率;研究了一種全數(shù)字式逆變器,通過(guò)電壓有效值外環(huán)和瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制,既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度,又能保證瞬變負(fù)載條件下的動(dòng)態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 針對(duì)住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價(jià)格比高的要求,研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),相比于傳統(tǒng)電流型逆變器,本拓?fù)涫∪チ吮恐氐碾娍蛊鳎瑫r(shí)利用高頻變壓器進(jìn)行能量傳遞和電氣隔離,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)損耗和體積,降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),由于導(dǎo)抗變換器的固有特性,采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流,造成對(duì)電網(wǎng)的諧波污染,提出了一種新型改進(jìn)調(diào)制模式。該方法可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析,研制了一臺(tái)3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法,采用改進(jìn)調(diào)制模式對(duì)其進(jìn)行控制,在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案,相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器,具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)中任意一相都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng),不受其它相影響,即使在某一相或某兩相損壞的情況下,剩余相也能正常運(yùn)行,增加了系統(tǒng)的冗余性;在三相電網(wǎng)不平衡情況下,本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流,增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力。初看起來(lái)本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套,但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一,這樣可以選用較小容量的器件,有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實(shí)現(xiàn)方案,利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流,經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級(jí)變換后進(jìn)行裂相調(diào)制,輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器,而且采用高頻變換進(jìn)行功率傳輸,減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積,有利于裝置的小型化和降低成本。 針對(duì)光伏電池輸出電壓較低的問(wèn)題,研究了一種單級(jí)式三相升壓型并網(wǎng)逆變器,通過(guò)一級(jí)變換同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能,并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略,本方法僅用一個(gè)電壓傳感器就能替代原先的三個(gè)電壓傳感器:每個(gè)載波周期短路相只進(jìn)行一次開關(guān)動(dòng)作,同時(shí)任何時(shí)刻只有2個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通,可有效降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗;由于采用DSP控制,具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好,便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略,在同一套裝置上既實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電,又實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償,克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機(jī)的不足,提高系統(tǒng)利用率。詳細(xì)分析了無(wú)功電流和諧波電流的檢測(cè)方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進(jìn)行了討論,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。

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