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1、论文开题：光伏发电并网系统中逆变器控制方法的研究论文开题：光伏发电并网系统中逆变器控制方法的研究论文开题：光伏发电并网系统中逆变器控制方法的研究:2013-9-17 19:31:34大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：信息科学与工程学院专业班级：2009级电气工程及其自动化B班课题名称光伏发电并网系统中逆变器控制方法的研究 1、本课题的研究目的和意义： 随着全世界的人口不断增长，经济水平不断提高，煤、石油和天然气等能源的消耗越来越多，能源危机已经成为了全球性的问题。与此同时，伴随着化石能源的消耗会对生态环境造成严重的污染，而这一问题不仅对我们自己而且还会对子孙后代的健康造成很大的影响，还会制
2、约社会的发展，所以新能源的开发和利用收到越来越多的重视。作为可再生能源的太阳能，它是一种清洁的能源，它资源丰富，取之不尽，用之不竭，而且不会污染环境，所以太阳能取代化石能源是保护生态环境、走可持续发展的必经道路。 所以电力系统也正面临着巨大变革, 利用太阳能资源的发电方式逐渐受到了各国重视。随着光伏技术的日益发展，太阳能的光伏利用逐渐从无电地区发展至有电地区，许多国家都推出庞大的光伏发电计划，分布式发电将成为未来电力系统的发展方向，其中,光伏发电以其独特的优点,被公认为技术含量高、最有发展前途的技术之一，除大型光伏电站以外，35 kW的屋顶光伏并网系统成为重要发展趋势，其中光伏并网发电最具实用
3、价值，因而对光伏发电并网技术的研究就具有重要的意义。但是光伏发电系统存在着初期投资大、成本较高等缺点, 因而探索高性能、低造价的新型光电转换材料与器件是其主要研究方向之一。另一方面, 进一步减少光伏发电系统自身损耗、提高运行效率,也是降低其发电成本的一个重要途径。并且要达到光伏发电的最大效率和性能，实现光伏发电系统与公用电网的并网运行就具有着重要的意义。利用太阳能光伏发电,有许多优点:(l)无污染:零排放,无任何辐射及声!电!光!磁!机械噪音等/排放(取得了一定的经验,但是在逆变器并联控制策略、并网的有功和无功控制、系统的稳定性和可靠性、三相不平衡负载对输出三相电压的对称度的影响等诸多问题所涉
4、及的技术和应用还需要解决。从世界范围来看,我国属太阳能资源十分丰富的国家。有关数据表明:全国2/3以上地区年日照数都大于2000小时,太阳能理论上储量高达17000亿吨标准煤/年。西藏西部地区,年太阳最高辐射量排世界第二,仅次于撒哈拉大沙漠,具有利用太阳能发电的良好条件随着我国对光伏产业的重视,我国的光伏产业必将得到快速地发展因此,面对我国如此巨大的市场需求,提高光伏电池的转化效率以及实现光伏并网系统的产业化,我们必须掌握光伏并网发电系统的关键技术,不断的完善关键技术的创新光伏电池发出的只能是直流粗电,而包括并网在内的许多用电场合需要交流电,因此,具有直流/交流转换的逆变器是光伏发电系统的关键
5、部件,其重要指标是可靠性和转换效率前几年,我国通过引进技术和设备成功建造了光伏并网实验系统,取得了一定的经验,但是在光伏并网技术中究竟还存在多少问题,给市电网带来多少危害,还没有定性和定量的研究。 光伏发电系统的结构如图1一3所示太阳能电池产生的直流电给蓄电池充电,蓄电池完成稳压和储能功能然后通过DC/DC升压/降压电路直接给直流负载供电或作为逆变器的直流电源,在DC/DC转换过程中实现最大功率点跟踪最后将经过DC/AC逆变的交流电送给交流负载或市电网。 下面介绍光伏发电各个控制部分!研究现状以及存在的问题：(1)直流变换技术(DC/DC) 直流/直流变换技术主要用来实现蓄电池充电!为本地用户
6、和逆变器提供所需的直流电压,其主要功能是提供负载所需要的稳定的直流电压和实现最大功率跟踪。(2)逆变技术(DC/AC)逆变器包括单相和三相逆变器,它是把光伏电池经过DC/DC变换后的直流电压或蓄电池的电压变换成交流电能的一种电力电子变换装置传统单相或三相逆变器主电路拓扑结构和控制算法比较多,技术也相对比较成熟随着电力电子技术的发展，在光伏发电系统中,逆变器越来越得到研发人员的重视特别是在提高逆变器的效率，可靠性，功率密度和实现最大电能传输方面,需要对光伏发电系统逆变器的新型电路拓扑结构设计，高频开关技术，数字控制技术!。智能检测和保护，谐波和电磁干扰抑制等方面都需要进行深入的分析和研究。(3)
7、逆变器并联技术在大容量光伏发电系统中,由于单一的开关器件不能承受大电流通过,同时考虑到系统的可靠性、稳定性和可扩展性,光发电系统需要多个逆变器并联运行以满足发电系统的需求，在20世纪80年代,国外对DC/DC变换器并联技术的研究,已取得实用性成果。而逆变器的并联运行技术借鉴了DC/DC并联技术,为了使各并联逆变器可靠的运行,各并联逆变器的负载电流必须达到均流。逆变器输出为交流电流,在一个工频周期内输出电压波形随时间变化,因此,逆变电源并联的实现难度比直流电源并联大,它必须保证各逆变电源的输出电压幅值!频率!相位和相序保持一致,否则由于频率的微弱差异的周期积累将造成并联系统输出的交流电压波形发生
8、畸变,另外,逆变器的并联技术也远比发电厂同步发电机组的并联要复杂得多。 单相或三相逆变器的独立运行在理论和应用上都比较成熟,但把单相逆变器或者三相逆变器并联运行在理论和应用上还有很多关键技术需要解决多台逆变器模块并联供电,其优越性主要体现在以下几个方面:1)提高光伏发电系统的可靠性和稳定性,实现了冗余并联运行2)逆变器并联易于灵活地增容和标准化制造3)逆变器功率单元模块化4)可维护性。 这些优点是采用单台逆变器进行供电很难得到的,但是逆变器并联同样也带来了技术上的困难,由于逆变器的输出电压是一个交变量,各单元输出电压的瞬时值很难保持一致,导致各逆变器之间产生/环流。环流的存在,不仅浪费了电能,
9、而且可能危及并联系统的可靠性,甚至造成系统无法正常工作。(5)并网技术实现光伏并网,第一步要求光伏发电系统输出的电压波形与电网电压波形一样,即频率的大小!相位，幅度都应该相等第二步要求在并网成功后,需根据电网的需求向电网输送有功功率，无功功率或者向电网输送最大交流电流,因此,光伏并网的频率跟踪!并网逆变器的最大功率控制或最大电流控制以及其并网输入电流的稳定性和可靠性都需要进一步的分析和研究。(6)系统稳定性与可靠性的研究光伏发电系统是一个开关电源系统,因此其系统的稳定性和可靠性非常重要。在电力电子设备中每一个新技术的突破,首先要分析其可靠性,如果系统既不稳定也不可靠,这样的系统是没有应用价值。
10、国内外都一直致力于这方面的研究,完善和改进系统的稳定性和可靠性是一个永无止境的技术,其中,谐波是影响光伏发电系统稳定性和可靠性的重要干扰源。(7)三相逆变器不平衡负载自从新能源的开始发展,国内外的专家学者己经开始关注三相逆变器不平衡负载的研究,传统的三相逆变器都是基于三相平衡负载的研究,如果按照传统的三相逆变器的主电路和相应的控制策略,将造成三相逆变器输出的电压不平衡,即幅度和频率不相等,.相三相相位差也不能满足120。在光伏发电系统中的三相逆变器存在三相负载不平衡的可能,因此,对三相逆变器在一定不平衡负载的情况下保证输出电压平衡的能力的研究具有重要的意义。在光伏三相逆变系统中,由于负载有单相
11、负载和三相负载,可能存在三相不平衡负载,因此,在光伏发电系统中需要解决三相不平衡给系统和负载带来的危害。传统的可带完全不平衡负载的主电路采用3个单相逆变桥,再通过3个单相变压器祸合成三相电路为负载提供电能。但此电路有以下缺点:1)输出采用3个单相变压器藕合成三相,变压器的体积较大2)3个逆变桥电路单独调节,很难调试3)功率开关管多(12个),在中、大功率输出时,开关损耗较大。不平衡负载将导致零序(四线制)和负序电流在系统内流动,对输出阻抗为零的理想的电源来说,影响不大,但是实际的系统都具有一定的输出阻抗,这就将会导致输出电压波形畸变输出电压的不平衡可能导致逆变器开关管的工作失常甚至损坏以致损坏三相负载。在异步电动机中,由于不平衡的三相电压在电机绕组产生负序电流,从而增加电机的内部损耗造成电机升温，这样将导致电机损坏。对于三相逆变电源，尤其是大容量三相逆变电源,通常都带混合型负载。根据国标GB726O-87不间断电源设备,要求在规
