高功率因数光伏并网发电系统的研究

面对传统能源紧缺，且存在污染的问题，充分利用宁夏回族自治区的日照、光伏材料等优良条件，大力研究和发展太阳能发电技术，研制出光伏并网发电系统的优化结构和高性能控制策略，将电力电子技术和控制技术有机结合，使系统即能够最高效率的利用太阳能，又能将理想的电流波形注入电网，提供高质量的电能，为太阳能光伏并网发电系统产品化提供应用理论基础和技术支持，开辟工业应用途径。本项目旨在对大功率光伏并网逆变系统中的关键问题进行研究：研究通过优化电路结构结合稳定高效的MPPT控制策略来达到高转换效率；研究光伏并网与无功补偿和谐波抑制统一控制的策略来实现并网功率调节；研究基于DSP的软锁相环实现与电网的锁相控制；研究可靠、稳定的检测控制技术来解决并网的孤岛效应问题，等等；本项目采用理论分析、仿真测试和实验验证相结合的手段，最终实现一套高功率因数的功能完备数字控制的光伏并网逆变装置。

面对传统能源紧缺，且存在污染的问题，充分利用宁夏回族自治区的日照、光伏材料等优良条件，大力研究和发展太阳能发电技术，将电力电子技术和控制技术有机结合，优化光伏并网发电系统的结构和控制策略，使系统即能够最高效率的利用太阳能，又能将理想的电流波形注入电网，提供高质量的电能。本项目取得的进展性成果具体如下:.提出了光伏阵列倾角月调节运行方式设计方案，在此基础上提出改进型的结合CVT法的小步长INC算法，进一步结合模糊控制提出变步长INC改进算法。.根据瞬时无功理论，虚拟出一个与单相交流电流分量正交的交流量，基于旋转坐标变换并利用PI调节控制来实现逆变电流的无静差并网控制，同时实现了单相光伏并网逆变器的有功、无功功率的解耦控制。提出了单相两级式光伏并网逆变系统逆变电流无静差并网控制，降低了输出电流的谐波含量。在三相光伏LCL并网逆变系统中，采用虚拟磁链观测器代替电网电压传感器，直流电压外环，并网电流内环的双闭环控制策略，进一步改进为滤波电容电流内环、并网电流外环的双电流环SVPWM控制策略，提高系统动态性能和控制精度，实现单位功率因数并网发电。提出了低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器，可以有效减小谐波畸变，减少系统控制成本。.因逆变器组件差异和电路不对称等因素并联引起环流过大的问题，提出了基于虚拟阻抗的三相并网逆变器并联控制策略，环流降低，减小了开关损耗，提高了直流电压利用率。.针对电压负序分量导致基于dq锁相环的常规检测方法无法检测电压不对称跌落的问题，采用二阶广义积分法对电压进行相序分离，滤除负序分量让正序分量进入锁相环，实现对电压不对称跌落故障的检测。.在考虑孤岛划分策略的基础上，提出了基于可控短路阻抗测量法的孤岛检测方法，根据孤岛前后DG出口处的阻抗有明显的变化从而用短路脉冲电流来判定孤岛状态。此孤岛检测方法不仅能够有效的检测孤岛状态，而且系统模型中谐波畸变量最大为0.72%.结合该项目的研究，培养硕士19名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文38篇，EI收录5篇。本项目提出的逆变器的结构与控制方法对于提高光伏并网系统的发电效率、改善电能质量、降低成本具有极其重要的意义，为宁夏光伏产业的发展提供了理论依据和技术的支持。