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基于准比例谐振控制的光伏并网逆变器的研制

曾晓生  
【摘要】:在当今世界能源紧缺、环境污染、核能安全问题突出的形势下,太阳能是最具商业利用价值的可再生能源之一,光伏并网发电将是我国未来太阳能利用的一个重点发展方向。并网逆变器是光伏并网系统的关键环节,在现有的光伏电池效率水平和工艺水平下,提高光伏并网逆变器效率和性能的关键在于逆变器控制技术的优化。目前被广泛应用的PI控制策略虽能使系统获得良好的动态和稳态性能,原理简单,容易实现,但存在稳态误差,不能对正弦量进行无静差跟踪,这将造成系统效率下降;另外,PI控制器抗电网干扰能力差。因此,需要研究新的控制策略,消除系统稳态误差,增强抗干扰能力。 为此本文研究了一种逆变并网控制策略,通过引入PR控制器,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差和提高抗干扰能力;再对其进行进一步的改进,采用了准PR控制策略。 本文的研究工作主要有以下几方面: 1、研究光伏并网逆变器的控制技术,通过对比各种不同的逆变并网控制策略,指出目前常用的PI控制策略存在的问题和解决的方向。 2、针对现有控制策略所存在的问题,研究PR控制策略,推导出PR控制器能够减小甚至消除稳态误差、提高抗电网干扰能力的结论。并进一步改进控制器,采用准PR控制策略。 3、基于准PR控制策略,进行光伏并网逆变器的硬件设计和软件设计。 4、采用仿真和样机实验的方法验证所采用的准PR控制策略的有效性。分别对基于PI控制器、PR控制器和准PR控制器的控制系统进行仿真实验,从仿真波形的比较中证明本文的观点。然后进行1KW样机的实验验证,给出相关的实验波形。 仿真和实验结果表明:本文采用的准PR控制策略,保持了PR控制器在基波频率处增益大的优点,从而解决了传统PI控制器存在稳态误差、抗电网干扰能力低的问题;克服了PR控制器带宽窄的缺点,在电网频率发生偏移的情况下仍能适用。


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