【摘 要】
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近年来,在能源短缺和雾霾问题的双重压力下,国家积极推进新能源的开发利用,其中太阳能最具发展潜质。光伏分布式发电应用在建筑屋顶、农业大棚等设施,可以清洁高效地利用当地
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近年来,在能源短缺和雾霾问题的双重压力下,国家积极推进新能源的开发利用,其中太阳能最具发展潜质。光伏分布式发电应用在建筑屋顶、农业大棚等设施,可以清洁高效地利用当地的可再生能源,缓解当前面临的资源和环境压力。为充分利用太阳能并且构成冗余供电系统,可将分散的电源通过逆变器接口并联组成微电网,所以并联逆变器的稳定运行可以有效提升整个供电系统的容量与可靠性。针对不同容量电源的并联,需要匹配对应功率等级的逆变器,并设计控制参数实现负荷按电源容量比例分配。本文以此为切入点,对无线并联逆变系统的收敛性展开分析,并求出了比例分配功率的充分条件。第一,分析了逆变器并联控制的研究现状,对比几种控制策略的优缺点之后,确定本文采用基于下垂控制的无线并联方案。第二,为实现并联电源的稳定可靠运行,首先对单台逆变器进行分析。通过建立单相全桥逆变器的数学模型,对LC滤波器以及双环PI控制器的参数进行设计。针对PI控制器跟踪正弦信号能力较弱的问题,引入重复控制进行改进,仿真和实验验证了相关设计的有效性,为逆变器并联控制奠定了基础。第三,重点研究了非等容量电源的无线并联控制技术。首先建立并联等效模型,求出逆变器注入母线功率的表达式,为实现功率解耦并提高负荷分配精度,将等效输出阻抗设计成阻性。对计算出的功率进行低通滤波后,与下垂方程相结合,得出幅值和频率的动态方程,最终求出了下垂系数的收敛临界值以及功率按容分配的充分条件。搭建计算机仿真对理论分析的结果进行验证,并对系统的动态特性进行考察,得到了良好的控制效果。第四,对并联方案的若干设计要点进行了分析,包括输出阻抗设计,功率计算方法,以及逆变器并机过程的控制等。第五,为验证文中分析的收敛临界值对并联系统的影响,以及控制策略在实际应用中的效果,从硬件和软件两方面设计了并联系统,搭建了两台功率等级1:2的实验样机,最后对实验波形和相关数据进行分析,证明文中推导的结论对实际问题具有较好的指导意义。
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