本文關鍵詞：模塊化多電平光伏并網逆變器控制策略的研究

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【摘要】：隨著可再生能源的大力開發(fā)和電力網絡向高壓大功率等級的不斷發(fā)展,模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)憑借其不受半導體功率器件容量的限制、易于擴展的特點,逐漸成為光伏發(fā)電領域的研究熱點。因此,本文針對模塊化多電平光伏并網系統(tǒng)中逆變器的調制技術、并網電流的控制環(huán)節(jié)、光伏電池的最大功率點跟蹤算法和逆變器的容錯控制策略幾方面進行了深入研究。首先,根據(jù)MMC的工作原理,建立了MMC的數(shù)學模型,對逆變器中子模塊電容電壓的波動情況和環(huán)流的成分進行分析,給出了子模塊電容和橋臂電感的參數(shù)計算公式。并對目前MMC常用的兩種調制方式最近電平逼近法和載波移相法進行了對比仿真。其次,對模塊化多電平光伏并網逆變器的控制系統(tǒng)進行設計。設計了并網電流的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié),內環(huán)采用準比例諧振控制器準確跟蹤基頻電流、外環(huán)引入功率前饋控制提高了電壓跟蹤速度;將并網逆變器功率輸出模式分為最大功率輸出和無功注入兩種模式,在非標準工況下,逆變器轉換至無功注入模式,提高了逆變器的利用率。并在Matlab/Simulink中搭建了MMC的光伏并網系統(tǒng),對上述控制環(huán)節(jié)及不同的功率輸出模式進行了仿真驗證。最后,建立了容錯時MMC的平均開關模型,對容錯時MMC的電氣特性進行分析,針對MMC子模塊發(fā)生故障時,剩余子模塊不足以支撐直流母線電壓導致逆變器不能繼續(xù)運行的問題,提出了只旁路故障子模塊的改進容錯控制策略,通過改變上、下橋臂各子模塊電容電壓參考值和載波移相角,保證了子模塊對直流母線電壓的支撐和環(huán)流主要成分的不改變,使MMC能夠繼續(xù)運行。與傳統(tǒng)的對稱容錯相比,提高了MMC輸出電平的個數(shù),降低了輸出電流的諧波畸變率;改進了容錯時的最大功率跟蹤控制環(huán)節(jié),將恒壓啟動的方法應用到光伏陣列的最大功率跟蹤控制中,解決了容錯時直流母線電壓恢復時間長的問題,并在MMC并網系統(tǒng)的仿真模型中驗證了文中改進后的容錯控制策略和最大功率點跟蹤環(huán)節(jié)的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：模塊化多電平逆變器 準比例諧振控制 最大功率點跟蹤算法 故障容錯控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電產業(yè)現(xiàn)狀及關鍵技術10-14
• 1.2.1 光伏發(fā)電產業(yè)現(xiàn)狀10
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)形式10-11
• 1.2.3 光伏陣列配置方式11-13
• 1.2.4 光伏電池最大功率點跟蹤算法13-14
• 1.3 MMC的關鍵技術14-17
• 1.3.1 MMC的控制方法14-15
• 1.3.2 MMC子模塊的電容電壓控制15-16
• 1.3.3 MMC的故障容錯控制16-17
• 1.4 本文的主要研究內容17-18
• 第2章 MMC的工作原理及調制技術的研究18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 MMC的工作原理18-25
• 2.2.1 MMC的拓撲結構和數(shù)學模型18-21
• 2.2.2 MMC的主電路參數(shù)計算21-25
• 2.3 MMC調制技術的研究25-31
• 2.3.1 載波移相調制技術26-27
• 2.3.2 最近電平逼近調制技術27-29
• 2.3.3 載波移相和最近電平逼近調制技術的對比分析29-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 MMC光伏并網逆變器控制系統(tǒng)的設計32-54
• 3.1 引言32
• 3.2 MMC并網逆變器總體控制框圖和工作原理32-33
• 3.3 MMC并網逆變器相關控制環(huán)節(jié)的設計33-43
• 3.3.1 帶有功率前饋的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的設計33-40
• 3.3.2 子模塊電容電壓控制和環(huán)流抑制控制環(huán)節(jié)的設計40-43
• 3.4 MMC并網逆變器功率輸出模式的轉換43-48
• 3.4.1 最大功率輸出模式43-47
• 3.4.2 無功注入模式47-48
• 3.5 MMC光伏并網逆變器控制系統(tǒng)的總體仿真48-53
• 3.5.1 MMC帶有功率前饋的雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的仿真48-50
• 3.5.2 MMC環(huán)流抑制環(huán)節(jié)的仿真50-51
• 3.5.3 MMC并網逆變器不同工作模式的仿真51-53
• 3.6 本章小結53-54
• 第4章 MMC的改進容錯控制策略的研究54-71
• 4.1 引言54
• 4.2 容錯時MMC平均開關模型的建立54-59
• 4.3 改進容錯控制策略的研究59-61
• 4.4 改進容錯控制策略的仿真分析61-66
• 4.4.1 正常工作模式仿真61-62
• 4.4.2 不對稱容錯模式仿真62-66
• 4.5 容錯時最大功率點跟蹤控制環(huán)節(jié)的改進66-68
• 4.6 容錯時最大功率點跟蹤控制環(huán)節(jié)的仿真分析68-70
• 4.7 本章小結70-71
• 結論71-72
• 參考文獻72-78
• 致謝78

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1 白路;史U，

本文編號：1023360