论文部分内容阅读
近年来,以光伏发电技术为代表的新能源发电技术得到迅猛发展。地球环境的持续恶化与人类日益增长的环保意识使得人们将更多的目光聚焦到新能源技术的发展上来,光伏发电系统因此在全球范围内得到快速的发展。光伏发电并网系统是光伏发电技术得以实现的重要载体,对光伏发电并网系统进行研究,从而更好的利用太阳能资源具有十分重要的意义。本文以两级式光伏发电并网系统为研究对象,对两级式光伏发电并网系统的结构和控制策略展开了详细的分析,提出了两级式光伏发电并网系统基于模型预测控制技术的新型控制策略。本文首先对光伏发电系统的发展情况进行了分析,针对两级式光伏发电系统所存在升压能力有限,前后级控制不均衡等固有问题,在拓扑结构上进行了一定的改进,给出了一种前级基于三电平Boost(TLB)变换器的两级式光伏发电系统结构。与传统两级式光伏发电系统相比,前级TLB型变换器可以进一步提升系统的电压等级,优化前后级控制策略的分配,使得两级式光伏发电系统具有更好的控制与运行效果。在控制策略上,本文对传统两级式光伏发电系统的控制策略进行了优化,提出了前级TLB型变换器的模型预测控制策略,优化了后级NPC型逆变器的模型预测控制策略。本文基于模型预测基本原理对TLB型变换器的控制应用展开分析,建立了TLB型变换器的离散预测模型。对光伏最大功率点跟踪以及直流侧电容中点电位平衡的控制实现进行了分析。将改进的电导增量法与模型预测控制算法相结合,提出了基于模型预测控制的前级TLB型变换器控制策略,在实现光伏最大功率点跟踪的同时,保证直流侧电容中点电位平衡。对NPC型逆变器的拓扑结构与运行原理进行了简要的分析。建立了NPC型逆变器的数学模型与预测模型,并对其进行了优化,使得该预测模型在直流侧电容中点电位不平衡的情况下依然具有精确性。对代价函数及权重因子的设计进行了优化改进。使得后级NPC型逆变器在实现交流侧并网电流控制与直流侧母线电压控制的同时,降低了系统控制复杂度,减少了计算量,提升了系统控制精度。基于Matlab/Simulink平台搭建了本文所提出的系统的仿真模型,并通过仿真对基于有限状态模型预测控制技术的前级TLB型变换器与后级NPC型逆变器控制策略的控制效果进行了分析。通过仿真验证了本文所提出的模型预测控制策略是有效的,提升了两级式光伏发电系统的综合性能。