单级升压式光伏并网逆变器拓扑及其控制策略

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinyu1016
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太阳能作为一种可再生的绿色能源,光伏并网发电具有广阔的发展前景。光伏阵列输出电压一般较低且变化范围较大,这就要求并网逆变器具有升压逆变的能力。传统的两级式光伏并网逆变器,前级DC/DC变换器实现升压稳压功能,后级DC/AC变换器实现并网发电。此方法电路结构较复杂,所用功率器件多,成本相对高,效率相对低。研究新型的结构简单、效率高、可靠性好的逆变器拓扑及其控制策略对光伏并网发电的推广意义重大。  本文针对一种单级式三态电流型逆变器( Tri-state Current Source Inverter, Tri-state CSI)电路拓扑结构,系统地研究了三态单相/三相逆变电路拓扑及其工作原理、工作特性和控制策略。本文主要研究内容如下:  首先,对单相Tri-state CSI的工作原理进行了分析,在此基础上建立了状态空间平均模型,提出了一种适用于单相Tri-state CSI的SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)调制方法。将此拓扑用于单相光伏并网系统,采用了一种基于功率前馈的直接电流控制实现闭环并网控制。并在Matlab仿真平台上对其进行了带载开环调制和闭环光伏并网的仿真,仿真结果表明该调制方法和单相Tri-state CSI的组合还可以实现单级式光伏并网输入输出功率的解耦控制。  其次,分析了三相Tri-state CSI的工作原理,并建立了动态和稳态模型;分析了已有文献提出的一种 SPWM调制信号的产生和分配技术,在此基础上,作者对该SPWM调制方法进行了改进,改进后的方法增强了逆变器的过压保护能力。作者还提出了一种高增益的三相 Tri-state CSI。在理论分析的基础上,对普通三相Tri-state CSI和高增益三相Tri-state CSI进行了带载开环调制仿真和闭环光伏并网仿真对比。结果表明两者都可以单级式实现光伏并网,后者升压能力更强,用于光伏并网时,光伏输出直流电压范围更宽。  最后,在搭建的单相Tri-state CSI实验平台上进行了带载开环调制的实验验证,实验结果表明单相Tri-state CSI在所提出的调制策略下,能够将直流电压升压逆变成正弦波,实验结果进一步验证了理论的正确性。
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