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《上海大学》 2008年
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光伏发电系统逆变技术研究

吴春华  
【摘要】: 在能源枯竭及环境污染问题日益严重的今天,光伏发电是未来可再生能源应用的一种重要方法。本文以光伏逆变技术为研究对象,对光伏系统最大功率点跟踪方法、光伏智能充电控制策略、光伏并网系统拓扑结构与控制方法、光伏并网与有源滤波统一控制方法等问题进行了深入研究。 在扰动观测法的基础上,提出了一种直接电流控制最大功率点跟踪方法,通过检测变换器输出电流进行最大功率点跟踪控制,简化控制算法,同时省去了扰动观测法中的电压和电流传感器,降低系统成本。 研究了一种实用的光伏系统蓄电池充电控制策略,将最大功率点跟踪与智能充电控制有机结合在一起,充分利用光伏电池的输出功率,缩短充电时间,提高充电效率;研究了一种全数字式逆变器,通过电压有效值外环和瞬时值内环的双闭环控制,既能保证系统输出电压的稳态精度,又能保证瞬变负载条件下的动态特性。研制了一套3kW光伏独立发电系统并进行了实验验证。 针对住宅型光伏并网逆变器体积小、性能价格比高的要求,研究了一种基于导抗变换器的并网逆变器拓扑结构,相比于传统电流型逆变器,本拓扑省去了笨重的电抗器,同时利用高频变压器进行能量传递和电气隔离,进一步降低了系统损耗和体积,降低系统成本。 经研究发现,由于导抗变换器的固有特性,采用传统的SPWM调制方法将导致并网逆变器输出平顶饱和的非正弦电流,造成对电网的谐波污染,提出了一种新型改进调制模式。该方法可以实现高功率因数、低谐波并网发电。根据上述理论分析,研制了一台3kW单相光伏并网逆变器,实验结果验证了理论分析的正确性。 研究了一种三相电流型并网逆变器拓扑结构及其控制方法,采用改进调制模式对其进行控制,在谐波抑制方面取得了满意的效果。提出的三相并网逆变方案,相比于传统三相并网逆变器,具有如下显著优点:系统中任意一相都是一个独立的子系统,不受其它相影响,即使在某一相或某两相损坏的情况下,剩余相也能正常运行,增加了系统的冗余性;在三相电网不平衡情况下,本方法也能提供稳定的三相电流,增加系统抗电网波动能力。初看起来本方案使用的导抗变换器和变压器有3套,但是每相承受的功率容量只有系统总功率的三分之一,这样可以选用较小容量的器件,有利于高频电感和变压器的制作和生产。 提出了一种基于导抗变换器的三相电流型逆变器实现方案,利用导抗变换器将输入直流电压变换为高频正弦电流,经高频变压器隔离及电流等级变换后进行裂相调制,输出为三相正弦电流。该方法不仅省去了传统电流型逆变器直流侧电抗器,而且采用高频变换进行功率传输,减小了隔离变压器及输出滤波器的体积,有利于装置的小型化和降低成本。 针对光伏电池输出电压较低的问题,研究了一种单级式三相升压型并网逆变器,通过一级变换同时实现升压和DC/AC变换功能,并且提出了一种基于DSP芯片的控制策略,本方法仅用一个电压传感器就能替代原先的三个电压传感器;每个载波周期短路相只进行一次开关动作,同时任何时刻只有2个开关管导通,可有效降低系统的开关损耗和导通损耗;由于采用DSP控制,具有控制灵活、稳定性高、成本低、并网电能质量好,便于功率调节等优点。 提出了一种光伏并网与有源滤波兼用的统一控制策略,在同一套装置上既实现光伏并网发电,又实现谐波补偿,克服目前的光伏发电装置白天发电、夜间停机的不足,提高系统利用率。详细分析了无功电流和谐波电流的检测方法、光伏并网发电有功指令电流的生成方法及电流环控制器和电压环控制器的设计方法,并对光伏并网发电与有源滤波统一控制模式和单一有源滤波模式进行了讨论,仿真和实验结果验证了所提出的系统结构及控制策略的正确性和可行性。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM464;TM615

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 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
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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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
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 甘家梁;李志敏;谈怀江;;光伏发电中最大功率点跟踪控制方法综述[J];变频器世界;2012年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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7 唐欣;新型大功率串联谐振注入式混合有源滤波器的研究[D];中南大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 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
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10 谢子青;;基于DSP的光伏并网逆变器研究[J];科技信息;2010年27期
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7 孙龙林;张兴;许颇;赵为;曹仁贤;;单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究[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
8 赵为;余世杰;沈玉梁;苏建徽;王斯成;王德邻;;基于DSP芯片的多功能光伏并网发电系统[A];中国第六届光伏会议论文集[C];2000年
9 周彦;段善旭;刘飞;殷进军;刘邦银;;一种三相光伏并网系统的双模运行控制策略[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
10 林东栋;余晓东;杨益金;;基于电压正反馈的逆变器并网孤岛检测技术[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨朝晖;给点儿阳光就“灿烂”[N];中国矿业报;2005年
2 杨朝晖;节能建筑:给点儿阳光就“灿烂”[N];科技日报;2004年
3 张涛;呼吁推动光伏建筑一体化[N];人民政协报;2005年
4 王明毅;世界级太阳能发电系统在深圳建成[N];中国石油报;2005年
5 本报记者 汪红蕾;阳光“增色”北京奥运[N];中华建筑报;2005年
6 本报记者 唐沙;光伏建筑一体促进节能[N];中国房地产报;2005年
7 记者 杨川梅;“太阳神”为可持续发展聚能[N];中国经济导报;2005年
8 魏喆;太阳能电池呼唤政策春风[N];中国高新技术产业导报;2004年
9 记者 余方;“中国太阳能第一楼”在京运行成功[N];中国质量报;2005年
10 本报记者文雯;探访国产太阳能并网光伏电站[N];中国环境报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前9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 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
4 王飞;单相光伏并网系统的分析与研究[D];合肥工业大学;2005年
5 张国荣;电能质量综合调节器(UPQC)及其控制策略研究[D];合肥工业大学;2008年
6 丁新平;Z-源变流器关键技术的研究[D];浙江大学;2007年
7 高志强;基于Z源网络的三端口光伏系统研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
8 张兴;PWM整流器及其控制策略的研究[D];合肥工业大学;2003年
9 欧阳名三;独立光伏系统中蓄电池管理的研究[D];合肥工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 胡永萍;光伏并网逆变及低电压穿越控制策略研究[D];山东大学;2014年
3 刘昊钰;嵌入式网关研究及在光伏并网系统中应用[D];合肥工业大学;2004年
4 赵威;基于LCL的多功能光伏并网逆变技术研究[D];湖北工业大学;2014年
5 夏红燕;基于混合储能的光伏并网功率平抑控制研究[D];山东大学;2014年
6 张小娥;LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究[D];宁夏大学;2014年
7 李子龙;基于LCL的光伏并网谐波抑制技术研究[D];湖北工业大学;2014年
8 李少阶;基于uCOS-Ⅱ的三相光伏并网逆变器实时控制研究[D];西南交通大学;2014年
9 张军;基于DSP+FPGA的三电平光伏并网逆变器控制研究[D];安徽大学;2014年
10 邓命;基于无逆流联网技术的光伏发电并网控制系统的研究[D];湖北工业大学;2014年
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