Z源光伏網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的電壓源型和電流源型逆變器相比，Z源逆變器具有可以減少開(kāi)關(guān)器件數(shù)量并減小系統(tǒng)體積，可在單級(jí)式結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)升降壓控制，允許逆變橋臂直通等優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃料電池等可再生能源領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的用途。
　　 目前常規(guī)的用于光伏并網(wǎng)的Z源逆變器功率一般都較小，作為一種較新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)其的研究還不是非常充分，而對(duì)基于Z源光伏逆變器的電能質(zhì)量控制系統(tǒng)研究就更少了。本文研究的Z源光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)拓寬了Z源網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用功率范圍，適宜于大

2、功率光伏集中并網(wǎng)使用，系統(tǒng)同時(shí)結(jié)合電能質(zhì)量控制作了詳細(xì)的分析與研究，可將無(wú)功功率和諧波補(bǔ)償功能與光伏發(fā)電并網(wǎng)功能合二為一，提高系統(tǒng)的使用效率及經(jīng)濟(jì)性，做到一機(jī)多用。
　　 本文主要研究Z源光伏并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的光伏最大功率跟蹤控制、孤島效應(yīng)檢測(cè)、Z源光伏逆變并網(wǎng)以及光伏并網(wǎng)電能質(zhì)量控制等關(guān)鍵技術(shù)，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 首先基于單獨(dú)的DC/DC環(huán)節(jié)獨(dú)立研究光伏最大功率跟蹤控制算法，設(shè)計(jì)了一種基于模糊滑模算法的光伏最大功

3、率跟蹤控制算法，利用小信號(hào)狀態(tài)空間模型分析并設(shè)計(jì)了光伏最大功率跟蹤控制電路，該算法將模糊控制和滑模控制的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，將控制目標(biāo)從減小誤差轉(zhuǎn)為控制滑模函數(shù)，在常規(guī)模糊控制器不依賴(lài)于系統(tǒng)模型的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，又減輕或避免了滑?？刂瓶赡芫哂械亩墩瘳F(xiàn)象。
　　 在對(duì)光伏孤島效應(yīng)發(fā)生原理及其檢測(cè)方法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，分別對(duì)被動(dòng)式和主動(dòng)式孤島效應(yīng)檢測(cè)方法進(jìn)行計(jì)算和仿真，通過(guò)比較研究提出了一種改進(jìn)的主動(dòng)頻率偏移法即改進(jìn)的脈沖式主動(dòng)

4、頻率偏移法。該算法利用脈沖式斬波系數(shù)使得頻率能夠快速偏離正常值，同時(shí)考慮了負(fù)載特性對(duì)孤島效應(yīng)檢測(cè)的影響，減小了檢測(cè)盲區(qū)并加快了檢測(cè)速度，通過(guò)Matlab仿真并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的有效性。
　　 光伏逆變器并網(wǎng)控制一般采用電流控制方式，在常規(guī)光伏逆變器并網(wǎng)控制方式的基礎(chǔ)上，提出了基于空間矢量定時(shí)滯環(huán)控制的Z源光伏并網(wǎng)算法。該算法簡(jiǎn)化了運(yùn)算過(guò)程，不僅提高了電壓利用率，同時(shí)穩(wěn)定了Z源升壓。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了Z源網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上對(duì)基于空間矢量定

5、時(shí)滯環(huán)控制的Z源光伏并網(wǎng)策略做了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 在實(shí)現(xiàn)了光伏逆變并網(wǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)功功率和諧波補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)了光伏逆變和電能質(zhì)量的統(tǒng)一控制。詳細(xì)分析了目前常用的無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波抑制裝置的電路結(jié)構(gòu)和控制算法后，提出了一種基于改進(jìn)的dq0變換的諧波檢測(cè)方法的諧波補(bǔ)償策略，該算法可用于任意的（正弦或非正弦，對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)，有中性線或無(wú)中性線）三相電力系統(tǒng)諧波補(bǔ)償，運(yùn)算簡(jiǎn)單而且具有良好的實(shí)時(shí)性。
　　 最后在各部分研究的

6、基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建造完成了結(jié)合電能質(zhì)量控制的Z源光伏逆變并網(wǎng)樣機(jī)，該樣機(jī)包括主控制芯片、采集電路、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字量I/O接口、鎖相環(huán)、PWM控制、人機(jī)接口及通訊、電源復(fù)位等輔助電路構(gòu)成的主控單元和利用IGBT組成的功率單元。系統(tǒng)控制軟件由主程序、中斷程序、保護(hù)程序、人機(jī)接口程序、數(shù)據(jù)通訊程序和各控制模塊程序組成。
　　 為了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，本文還設(shè)計(jì)了一套負(fù)載實(shí)驗(yàn)裝置，可用于逆變器和無(wú)功功率補(bǔ)償、有源濾波等各種電力電子設(shè)備的