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《重庆大学》 2012年
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光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究

陈艳  
【摘要】:太阳能以其独特的优点成为可再生能源的选择,因此光伏发电技术成为了新能源领域的研究热点,未来光伏发电能否普及,在很大程度上取决于系统自身的成本、转换效率、可靠性、灵活性等诸多因素。Z源逆变器作为一种新的变换拓扑有其特殊性,它采用两个电感和两个电容组成无源网络连接光伏阵列与逆变桥,通过控制其特有的直通工作状态时间来实现逆变器直流侧升压,从而达到在单级系统上实现传统的两级控制。Z源逆变器用于光伏发电系统在降低光伏系统成本、提高系统可靠性及改善系统效率等方面都具有积极的意义。本文选用Z源逆变器作为光伏系统的功率变换单元,在此基础上进行其高效并网的关键控制技术的研究及其相关非线性行为的分析,主要内容包括以下几个方面: ①根据光伏电池的电气特性建立了光伏阵列通用模型,详细分析了光伏阵列在局部阴影条件下的多峰值特性。为克服传统最大功率点跟踪(MPPT)算法在多峰值跟踪过程易陷入局部最优的困境,提出了一种基于双载波混沌搜索的最大功率点跟踪算法,有效地实现了多峰值下的最大功率点寻找。为进一步提高搜索效率与搜索精度,在该算法的基础上结合空间尺度变换大大改善了搜索效果。 ②根据Z源逆变器在直通状态和非直通状态下的等效电路,建立了Z源逆变器直流链电路的状态空间模型,引入了直流闭环控制提高系统的给定跟踪能力和抗干扰能力。从系统存在的非线性问题出发,建立适用于非线性控制的Z源逆变器直流链仿射模型,提出了采用基于微分几何理论的精确线性化方法对该模型进行线性化处理,该线性化过程不同于传统建模在某一平衡点处进行近似线性化的处理,打破了传统建模只在平衡点周围进行小扰动下才准确的局限。结合最优化控制使系统获得优良稳定的高品质输出。为了进一步推广,针对不对称Z源网络做进一步分析,在其控制部分引入零动态设计,在不影响其控制性能的前提下简化了控制。 ③研究了Z源光伏逆变器并网逆变侧的控制技术。通过不同逆变控制策略的对比,选择响应快精度高的滞环电流控制,为克服滞环电流控制中开关频率不固定导致滤波环节设计困难的问题,设计了定频滞环电流控制,分析定频原理,在其实现部分采用了对模型要求不高、设计简单且鲁棒性好的模糊控制技术。根据实际光伏逆变器输出误差变化范围,设计了相应的隶属度函数及控制规则,并依照输出电流与参考电流之间不出现松弛跟踪的原则设计了逆变侧滤波电感。最后在定频的基础上采用逻辑分析将直通矢量插入滞环控制。 ④由于在仿真中发现Z源逆变器直流链存在的若干非线性现象,指出传统小信号建模分析省略部分高阶量的局限性,验证了Z源逆变器光伏系统属于反馈控制型逆变器的非线性本质。从状态方程出发分别讨论Z源逆变器直流链与逆变侧的非线性行为,用以揭示其分岔及混沌特性。在分析Z源逆变器直流链与逆变侧工作原理的基础上,分别建立其频闪映射离散模型,采用Jacobian矩阵法、Lyapunov指数分析等方法对进行了准确、数值化的分析。对直流链部分选择输入电压Vi n和并网参考电流i ref作为变化参数,分别针对Z源电感、Z源电容、输入电压、参考电流等参数确定其稳定域;对逆变侧在直流链输出电压、反馈系数及输出滤波电感三者中任选其二,进行了双分岔参数的稳定域分析。该研究有助于预见变换器在不稳定状态甚至混沌态下的工作性能,为指导Z源光伏系统设计提高可靠性提供思路。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM464

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵振波,李和明,董淑惠;采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统[J];电工技术学报;2004年01期
2 张波;;电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究[J];电工技术学报;2005年12期
3 张波;;电力电子学亟待解决的若干基础问题探讨[J];电工技术学报;2006年03期
4 马西奎;李明;戴栋;张浩;邹建龙;;电力电子电路与系统中的复杂行为研究综述[J];电工技术学报;2006年12期
5 王学梅;张波;;单相SPWM逆变器的分岔及混沌现象分析[J];电工技术学报;2009年01期
6 卞海红;徐青山;高山;雪田和人;一柳胜宏;;考虑随机阴影影响的光伏阵列失配运行特性[J];电工技术学报;2010年06期
7 郑建勇;黄金军;尤鋆;张先飞;张筱文;;基于电流滞环控制的Z源光伏并网系统研究[J];电机与控制学报;2010年05期
8 陈维;沈辉;邓幼俊;舒杰;;光伏发电系统中逆变器技术应用及展望[J];电力电子技术;2006年04期
9 张超;王章权;蒋燕君;何湘宁;;无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用[J];电力电子技术;2007年07期
10 张超,何湘宁;一种用于光伏发电系统的新型高频逆变器[J];电力系统自动化;2005年19期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 赵为;太阳能光伏并网发电系统的研究[D];合肥工业大学;2003年
2 许颇;基于Z源型逆变器的光伏并网发电系统的研究[D];合肥工业大学;2006年
3 房绪鹏;Z源逆变器研究[D];浙江大学;2005年
4 董密;太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究[D];中南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张宁;中国光伏产业与发展战略研究[D];中国政法大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶海峰,汪翔,张志杰;柔性交流输电系统重点设备分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2004年03期
2 高振华;;按不同的补偿目的计算集中补偿电容器容量[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年02期
3 李彦;;三相四线制DSTATCOM的无功补偿装置设计[J];安徽职业技术学院学报;2011年04期
4 李旭;王鸣;;基于TMS320F2812的软件锁相技术[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
5 周伟;李雪莲;;数字低通滤波器频率特性的仿真研究[J];安徽农学通报;2007年05期
6 夏小会;李正明;;光伏发电在农业照明中的应用[J];安徽农业科学;2011年26期
7 汪洋;成立;;适用于农网的中小功率风力发电电源研究[J];安徽农业科学;2011年27期
8 杨福猛;袁晓斌;马鑫金;徐伦;;电力系统谐波检测技术及DSP实现[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2009年06期
9 郑冰;王峰;朱连成;王玉峰;;并联型APF补偿典型电流型谐波源负载仿真[J];辽宁科技大学学报;2009年04期
10 唐绪好;;配电网中谐波谐振引起的过电流分析[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汤洪海;李春文;郑雪生;戎袁杰;刘艳红;;基于切换线性系统的三相APF建模与保性能控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 邓九英;毛宗源;;混沌免疫网络的多峰函数优化算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 郑征;王聪;赵焕;;PWM整流器直接功率控制的新型调制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 姜放;王志强;李国锋;;三相线电流平衡化补偿方法[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
6 王红卫;;1200mm冷轧机电气传动控制系统改造[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
7 张渊明;孙彦广;张云贵;;非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
8 游广增;;电力电容器的谐波分析及一种谐波抑制方法[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
9 郭晖;;基于学习曲线的风力、光伏发电成本分析与接入智能电网的时机、规模预测[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
10 郭晖;;基于学习曲线的风力、光伏发电成本分析与接入智能电网的时机、规模预测[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谢斌;并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 佟吉钢;高性能嵌入式系统技术及应用的若干问题研究[D];南开大学;2010年
4 吴文娟;复杂混沌系统的存在性及动力学特性分析[D];南开大学;2010年
5 程如岐;基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究[D];南开大学;2010年
6 杨波;基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
7 许相莉;基于智能计算的图像检索算法研究[D];吉林大学;2011年
8 于蓉蓉;光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究[D];北京交通大学;2011年
9 李春芳;太阳能电动车关键技术研究[D];吉林大学;2011年
10 崔明勇;微网多目标优化运行及控制策略研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛娟;用于矿灯充电的独立光伏系统研究[D];山东科技大学;2010年
2 李本元;太阳能光伏发电单相并网逆变器研究[D];山东科技大学;2010年
3 马记;小型风机并网逆变器研究[D];山东科技大学;2010年
4 翟清震;电流型Z源逆变器主电路控制策略研究[D];山东科技大学;2010年
5 董云连;阻抗源能馈型交流电子负载的研究[D];山东科技大学;2010年
6 李宜娟;基于ATMEGA64的磁阀式可控电抗器的控制研究[D];长春理工大学;2010年
7 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
8 李永刚;单位球面中两类超曲面的Moebius等价性[D];郑州大学;2010年
9 耿兴华;基于DSP的单级式光伏并网系统的研究[D];大连理工大学;2010年
10 王君惠;基于Z源逆变器的光伏发电系统研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李桂华,孙仲林,吉利久;CMOS锁相环PLL的设计研究[J];半导体杂志;2000年03期
2 李进国,金新民;小功率光伏并网逆变器控制系统的设计[J];北方交通大学学报;2003年02期
3 杨海柱,金新民;最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[J];北方交通大学学报;2004年02期
4 曹建海;试论有效竞争[J];北京师范大学学报(社会科学版);1999年06期
5 粟时平,刘桂英;基于d-q矢量控制技术的新型静止全能补偿器[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2000年02期
6 张海如;从过度竞争到有效竞争—中国产业发展的必然抉择与理性思考[J];山西财政税务专科学校学报;2001年06期
7 蔡琳洁,陶然,王卫江;DSP与PC机串口的高速数据通信的实现[J];电讯技术;2001年04期
8 卓放,杨君,胡军飞,王兆安;三相四线制有源电力滤波器主电路的结构形式与控制[J];电工电能新技术;2000年02期
9 卓放,王跃,何益宏,李红雨,王兆安;全数字化控制实现的三相四线制有源电力滤波器[J];电工电能新技术;2001年03期
10 邓焰,叶浩屹,何湘宁;完全的无源软开关功率逆变器研究[J];电工技术学报;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 赵为;太阳能光伏并网发电系统的研究[D];合肥工业大学;2003年
2 汪海宁;光伏并网功率调节系统及其控制的研究[D];合肥工业大学;2005年
3 杜雄;电力谐波有源补偿新方法的研究[D];重庆大学;2005年
4 李世杰;产业集群的组织分析[D];东北大学;2006年
5 李晓刚;中国光伏产业发展战略研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史轶君;光芒集团VTCHP太阳能热水器市场竞争战略研究[D];西安理工大学;2002年
2 汪进进;光伏并网控制方法和系统的研究[D];合肥工业大学;2002年
3 夏心旻;江苏淮阴辉煌太阳能有限公司营销战略设计[D];南京理工大学;2004年
4 高奇;Z源逆变器的主电路研究[D];浙江大学;2005年
5 顾斌;Z源逆变器控制方法的研究[D];浙江大学;2005年
6 刘贞先;山东桑乐太阳能有限公司竞争战略设计[D];山东大学;2006年
7 向涛峰;双频逆变器供电的异步电机调速系统研究[D];重庆大学;2007年
8 高斌;北京京仪集团太阳能电池硅材料制备设备产品发展战略研究[D];对外经济贸易大学;2007年
9 陈亚辉;武汉光电子产业发展研究[D];华中科技大学;2007年
10 马兵;我国太阳能热水器中小企业竞争战略研究[D];山东大学;2009年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 陈幼松;迅速发展中的逆变器技术[J];中国科技信息;1991年08期
2 郝琇;逆变器技术的发展趋势[J];船电技术;1997年04期
3 蔡千华;;逆变器传动新型异步电机[J];电机与控制应用;1993年06期
4 Jack Gilmore;;无变压器逆变器可降低复杂性并实现功率最大化[J];集成电路应用;2009年10期
5 ;Advanced Energy和广电电气联合推出全球领先太阳能光伏逆变器及系统[J];变频器世界;2009年12期
6 ;光伏未来前景光明 政府扶持亟须加强[J];电源世界;2009年10期
7 ;光伏并网逆变器的现状及发展前景[J];半导体.光伏行业;2010年06期
8 舒杰;傅诚;陈德明;沈玉樑;;高频并网光伏逆变器的主电路拓扑技术[J];电力电子技术;2008年07期
9 ;艾默生逆变器技术将把太阳能阵列产生的直流电转换为交流电[J];中国仪器仪表;2010年11期
10 ;NEW[J];集成电路应用;2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨舒波;吴智深;黄焕;;西门子MP系列X光机灯丝电路分析与维修实例[A];中华医学会医学工程学分会第一次医学影像设备应用技术研讨会论文集[C];1999年
2 李春华;刘维亭;姜文刚;;户用独立式光伏发电系统研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
3 侯世英;房勇;孙韬;宋星;;混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
4 王景义;;光伏发电系统的计算机辅助设计[A];中国太阳能学会2001年学术会议论文摘要集[C];2001年
5 黄维学;徐璞;;聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析[A];通信电源新技术论坛2011通信电源学术研讨会论文集[C];2011年
6 徐亮;翟庆志;王宁;;光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
7 陆志刚;刘怡;雷金勇;陈满;陈磊;李达;;电池储能在电力系统应用和技术经济分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
8 辛煜;王智灵;何淼;陈宗海;;光伏发电系统中的直流变换器综述[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
9 孟昭渊;;独立光伏发电系统储能新方法[A];长三角清洁能源论坛论文专辑[C];2005年
10 孙凯;陆晓楠;黄立培;;阶梯电压级联式逆变器的原理与实现[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王宗 记者 丁莹;修订版并网光伏逆变器认证技术规范通过审查[N];中国质量报;2011年
2 记者 涂露芳;北京大型光伏逆变器基地奠基[N];北京日报;2010年
3 李涛;太阳能光伏发电系统在海上的应用[N];中国海洋报;2006年
4 记者 任君;国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成[N];鄂尔多斯日报;2007年
5 许圣王健;光伏并网发电离我们还有多远[N];消费日报;2008年
6 本报记者  李文绚  陶俊;光伏产业在灿烂阳光下激情挥舞[N];中国证券报;2005年
7 黎方益 李之政 曾丁丁;将太阳能电池板装进玻璃幕墙[N];中国经济导报;2007年
8 本报实习记者 范丽敏;太阳能光伏发电:何时点亮中国家庭[N];中国贸易报;2007年
9 赵永新;太阳能:给奥运“增光添热”[N];人民日报;2007年
10 王艳明;在荒漠地区发展光伏发电有作为[N];中国乡镇企业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈艳;光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究[D];重庆大学;2012年
2 杨向真;微网逆变器及其协调控制策略研究[D];合肥工业大学;2011年
3 吕志鹏;多逆变器型微网运行与复合控制研究[D];湖南大学;2012年
4 陈江辉;Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究[D];华南理工大学;2010年
5 方天治;IPOP和ISOS逆变器组合系统的控制策略研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 李建文;大容量高频谐振逆变器关键技术的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 朱艳伟;光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究[D];华北电力大学;2012年
8 李春玲;基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究[D];天津大学;2012年
9 马亮;大功率光伏并网逆变系统研究[D];北京交通大学;2012年
10 徐瑞东;光伏发电系统运行理论与关键技术研究[D];中国矿业大学;2012年
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1 李勇芝;光伏并网微逆变器状态监测系统的设计与实现[D];西南交通大学;2012年
2 何耀;基于内高频环的并网三相光伏逆变器的研究和实现[D];电子科技大学;2012年
3 曹西飞;基于DSP的光伏逆变器[D];宁波大学;2012年
4 牛志强;光伏发电系统中离网逆变器的研究[D];浙江大学;2012年
5 甄明悦;1kW单相高频光伏逆变器的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 梁卓;小型离网光伏发电系统逆变器的研制[D];华南理工大学;2012年
7 马俊婷;户用型可并网单相光伏逆变器的研究[D];华北电力大学;2012年
8 甘颖;太阳能光伏逆变器总体供电电路的设计及研究[D];电子科技大学;2011年
9 欧阳静;输出并联型逆变器研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 杨文泉;基于DSP的单相逆变电源并联技术的研究[D];武汉理工大学;2012年
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