论文部分内容阅读
随着环境、能源问题的日益严峻,光伏发电等新能源产业的受到越来越多的关注。光伏并网逆变器作为光伏发电系统中的核心元件,对其转换效率、电能质量等指标提出了更高的要求。本文以提高光伏并网逆变器的输出效率和电能质量等性能指标为目的,分别从系统硬件优化设计和控制功能设计优化设计这两方面进行研究。主要包括以下几个研究内容:(1)光伏并网逆变器的拓扑选择。主要对两电平、三电平拓扑的功率损耗进行比较,分析各种拓扑的优缺点,可以为光伏并网逆变器选择高效率拓扑提供参考意见。(2)研制了一台基于TNPC三电平的20kW光伏并网逆变器样机,提出了设计参数和目标,给出了硬件拓扑和控制系统的实现方案。同时计算了功率器件的损耗,验证了所选的功率器件能够满足设计要求;对逆变器的直流侧支撑电容和LCL滤波电路进行设计,给出了具体的设计方法。最后,通过仿真和实验对逆变器样机的电流谐波、转换效率等内容进行验证,实现了设计目标。(3)最大功率点跟踪算法研究。在传统的扰动观测法的基础上,给出一种在最大功率点处基于变步长的扰动观测法,这种方法能够同时兼顾响应速度和追踪精度。同时讨论了初始工作电压、定变步长的切换功率和变步长大小等MPPT参数的设计方法。最后,通过实验验证了这种改进的扰动观测法具有良好的性能,对光伏并网逆变器转换效率的提升具有一定的作用。(4)孤岛检测算法研究。针对传统无功扰动法存在对功率输出和电能质量干扰较大的缺点,给出了一种基于频率正反馈的无功扰动孤岛检测法。这种方法在正常工作时对功率输出干扰小,且在进入孤岛状态后能够通过正反馈的作用加大无功扰动量,从而加快检测速度,同时给出了具体实现方法和扰动参数的选择方法。最后,通过实验验证了该方法理论方法正确,具有检测盲区小,检测速度快的优点,同时证明这种方法对逆变器的功率输出和电能质量几乎不产生影响,具有一定的实用价值。