基于模型预测的光伏并网逆变器控制策略研究

来源 :安徽工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dannananjing31306111
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新能源发电降低了碳排放,减少了环境的污染,有利于推动实现碳中和,其中光伏能源因具有安全、清洁等优点被广泛应用于微网系统、充电桩等。并网逆变器为新能源发电的核心部分,其性能的研究为电力电子领域的热点。本文针对并网逆变器的控制策略展开了分析与研究,完成的主要内容如下:(1)阐述了国内外光伏发电的研究背景和光伏发电系统的分类,同时介绍了并网逆变器的研究现状。(2)分析了光伏电池的输出特性和最大功率点跟踪技术(MPPT)。在三种坐标系下,搭建了并网逆变器的数学模型。结合数学模型详细分析了前馈解耦控制和模型预测直接功率控制(MPDPC)的基本原理,并通过仿真结果可知:MPDPC的动态性能更加优异,可避免前馈解耦控制中繁杂的PI参数设计和SVPWM调制。(3)采用了多系数降频和变系数降频两种MPDPC方法,解决了传统MPDPC中开关频率高的问题。其中多系数降频通过增加代价函数的数量,实现系统性能改善,但过多的函数数量会造成系统计算量大大增加;而变系数降频策略可根据功率偏差自适应确定开关动作函数的系数。仿真结果表明两种方法均具有较好的控制效果。(4)提出了将降频MPDPC和虚拟磁链定向相结合的新策略。该策略通过引入虚拟磁链定向技术,同时改进开关动作函数,降低了系统的开关频率,提高了系统的抗干扰性。搭建了基于虚拟磁链定向的MPDPC(VF-MPDPC)、三系数降频MPDPC(VF-3FFDMPDCP)、七系数降频MPDPC(VF-7FFDMPDCP)和变系数降频MPDPC(VF-VCFDMPDCP)的仿真模型,仿真结果验证了各种策略的可行性。(5)完成了三相光伏并网逆变系统的硬件平台搭建,编写了基于DSP28335的软件算法,并通过实验结果验证了降频策略的有效性。
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