基于Z源型逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究.pdf

1、為了可再生能源的利用和社會的持續(xù)發(fā)展，在世界范圍內(nèi)，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。并網(wǎng)逆變器為整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，為提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性、可靠性和并網(wǎng)電能的質(zhì)量，系統(tǒng)的并網(wǎng)變流器單元可以采用一種全新的Z源型逆變器電路結(jié)構(gòu)。本文在對Z源型逆變器深入分析的基礎(chǔ)上，對整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行研究。其中主要研究內(nèi)容有： 1.對Z源型逆變器的拓撲及工作原理進行深入分析。根據(jù)其逆變母線側(cè)輸出特性的不同分為電壓模式Z源型逆變器

2、(VMZSI)和電流模式Z源型逆變器(CMZSI)，分別分析兩者的工作原理及波形特性，并運用拓撲分析中的對偶原理推倒出兩種工作模式具有對偶特性的結(jié)論。最后，通過與常規(guī)型逆變器的比較，得出它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，并對Z源逆變器的優(yōu)、缺點進行總結(jié)。 2.對電壓模式Z源型并網(wǎng)逆變器進行狀態(tài)空間平均法進行建模分析。將功率變換開關(guān)電路的非線性時變方程逐步轉(zhuǎn)化為線性時不變方程，并由此進行傳遞函數(shù)推導。 3.重點分析了VMZSI應(yīng)用于光

3、伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。通過電路結(jié)構(gòu)和控制目標將變換器控制系統(tǒng)分為三個閉環(huán)結(jié)構(gòu)：并網(wǎng)交流電流環(huán)、Z源電容電壓環(huán)、光伏陣列輸入電壓環(huán)。在對各個閉環(huán)控制原理分析的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典控制理論中圖解根軌跡法對調(diào)節(jié)器參數(shù)進行設(shè)計，并以系統(tǒng)的動、穩(wěn)態(tài)特性進行驗證，得出滿足系統(tǒng)設(shè)計要求的調(diào)節(jié)器。 4.對VMZSI系統(tǒng)的主電路參數(shù)進行設(shè)計。以滿足快速電流跟蹤和抑制電流諧波的原則設(shè)計交流電感；以抑制直流電壓中二次電壓波動量的原則設(shè)計Z源電容；以滿

4、足非諧振最小值和抑制紋波的原則設(shè)計Z源電感，以抑制電壓紋波的條件設(shè)計光伏陣列濾波電容。 5.對應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)方法和反孤島保護進行分析和概述。MPPT方法主要介紹了擾動觀測法和電導增量法，實現(xiàn)了功率尋優(yōu)要求。反孤島保護主要介紹了Sandia頻移法的原理和工作過程，實現(xiàn)了可靠保護與穩(wěn)定工作相結(jié)合。 6.為了驗證分析地正確性，以功率為3Kw的VMZSI光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行實驗，實驗結(jié)果與仿真吻合，說