三相光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的PCH控制研究.pdf

1、目前發(fā)展清潔可持續(xù)的太陽能是能有效應對能源與環(huán)境問題的重要方式之一。光伏發(fā)電作為利用太陽能的主要的途徑之一獲得人們的重視并得到大力的發(fā)展。逆變器是使得光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)給負載供電或者并網(wǎng)功能的重要器件，其性能對整個發(fā)電系統(tǒng)有著極為重要的影響。電壓型三相PWM逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究和設計中有較多的應用，然而該種逆變器是一個耦合的非線性系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法的思路是設計傳遞函數(shù)，參數(shù)整定過于復雜且控制效果不佳。近來，端口受控哈密頓(po

2、rt-controlled Hamilton，PCH)控制理論日愈受到人們的關(guān)注，其依據(jù)能量成形的控制方法，并能夠很好地解決非線性系統(tǒng)的控制問題。對于逆變器的控制，其優(yōu)點是參數(shù)設計的物理意義明確且簡易、無需對系統(tǒng)解耦以及穩(wěn)定性分析簡單。本文主要是對適用于光伏發(fā)電中的逆變器的PCH控制方法進行相關(guān)的研究。
　　（1）首先闡述了發(fā)展光伏發(fā)電及研究適用于光伏發(fā)電的逆變器的重要意義，然后對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了介紹，隨后著重介紹了與逆變器相關(guān)

3、的控制理論及其優(yōu)點與不足從而引出了PCH控制方法，并進一步介紹了PCH的研究現(xiàn)狀和控制思路。
　　（2）分別建立了獨立運行的三相逆變器分別在三相靜止以及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的普通數(shù)學模型。根據(jù)PCH理論并結(jié)合普通數(shù)學模型建立了獨立運行逆變器的PCH模型，給出了獨立運行逆變器的PCH控制器并給出具體的設計思路，并最終依據(jù)仿真實驗的結(jié)果驗證了獨立運行光伏逆變器的PCH控制的優(yōu)良性能。
　　（3）在對并網(wǎng)光伏逆變器的控制研究中，首先確

4、定了直接電流控制的控制方法，將PCH控制理論與直接電流控制方法相結(jié)合，從而設計了并網(wǎng)型三相逆變器的PCH控制器并給出了具體的設計思路。通過分析仿真實驗的結(jié)果從而驗證了PCH控制在并網(wǎng)逆變器控制中的性能。為了進一步驗證PCH控制的性能，在相同實驗條件下與傳統(tǒng)的VOC(voltage oriented control)矢量控制進行對比。
　?。?）在并網(wǎng)逆變器的 PCH控制的基礎(chǔ)上進行了兩個方面的擴展。一是設計了帶有升壓功能的并網(wǎng)逆變

5、器的整體PCH控制器并通過仿真實驗進行驗證，解決了直流側(cè)輸入電壓較低不能完成逆變的問題。二是進行了對含光伏電池的動態(tài)光伏逆變系統(tǒng)進行復合PCH控制的研究，提出了一種結(jié)合PCH控制，PI(proportion integration)控制以及最大功率點跟蹤控制的控制思路來共同控制兩級式的光伏發(fā)電系統(tǒng)。最終依據(jù)仿真實驗的結(jié)果驗證了PCH控制在動態(tài)的兩級式的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的可行性及其優(yōu)良的性能。
　　論文最后對本論文中所做的工作和不足之