光伏并网发电系统模块化网侧接口变换器研究-电力电子与电力传动专业论文.docxVIP

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Automation Engineering Research on Modular Grid-Connected Interface Converters in Photovoltaic Generation System A Thesis in Electrical Engineering by Wu Tianjin Advised by Professor Ge Hongjuan Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering January, 2012 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 南京航空航天大学硕士学位论文 光伏并网发电系统模块化网侧接口变换器研究 光伏并网发电系统模块化网侧接口变换器研究 i i PAGE PAGE iv 摘 要 分布式直流供电系统可以更高效的利用新能源，并提供高质量和可靠稳定的直流电能，满 足现代电子及电力器件对电能的多样性需求，提高新能源的利用率。近年来，随着新能源的深 入开发以及人们对直流供电系统研究的不断深入，直流微网被提出并得到了国际上很多研究机 构的重视，作为直流供电系统，在如今的生活用电中，直流微网省去了交流电网供电时所用的 众多交-直和直-交变换环节，提高了能源利用率，且能更好的与新能源对接。 在直流微网或直流供电系统中，通常需要双向 DC/AC 变换器与交流大电网进行连接，实 现直流供电系统与交流电网之间能量的双向流动，双向 DC/AC 变换器作并网接口单元，它优 先调节直流总线电压，实现交、直流功率解耦，使得直流微网与大电网相互支撑，互为冗余。 并网接口单元采用模块化结构可以提高系统冗余性和可靠性，有利于简化系统热设计；降低功 率器件的电气应力；缩短系统研发周期，降低开发成本；实现多模块冗余供电，提高可扩展性。 本文基于直流供电的光伏发电系统分析了并网接口的运行方式，并基于该系统重点研究了 并网接口单元即模块化双向 DC/AC 并网变换器，分析了传统的控制策略在模块化并联运行时 所存在的问题，并总结了模块化 DC/AC 变换器双向运行与直流总线电压存在的内在联系，在 此基础上研究了改进的模块化双向 DC/AC 控制策略，该控制策略通过整流电压调节器和逆变 电压调节器两个调节器共同作用，使得各个双向 DC/AC 模块在并联运行时可以达到功率的双 向流动，保证了各个模块在整流运行或逆变运行时功率流动方向一致，并且使得系统在整流运 行和逆变运行切换时达到了无缝切换，文中对该控制策略进行了具体的分析。最后分析了基于 空间矢量控制的三相双向 DC/AC 并网变换器，将改进的模块化双向并网运行策略应用于三相 双向 DC/AC 并网模块，并在文中做出了适当的分析。 在理论分析的基础上，本文给出了所用验证系统的框架设计，并给出了双向 DC/AC 并网 变换器模块的主要参数、电路和软件的设计，最后在该系统上分别进行了模块化单相和三相 DC/AC 并网变换器的实验结果，实验结果表明所研究的模块化双向性并网控制策略可以达到各 个模块功率的双向流动，保证了各个模块在整流运行或逆变运行时功率流动方向一致，并且使 得系统在整流运行和逆变运行切换时达到了无缝切换。 关键词：双向 DC/AC 变换器，并网，模块化，并联，光伏发电系统，直流微网/直流供电系统 ABSTRACT Distributed dc power supply systems can improve the utilization efficiency of new energy, and provide high quality and stable reliable dc power energy to modern electronics and electrical devices. In recent years, with the further development o