z源逆变器光伏并网控制策略的研究与优化

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1、分类号：TM密级：UDC：621.3编号：201221401052河北工业大学硕士学位论文Z源逆变器光伏并网控制策略的研究与优化论文作者：姚燕学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：电气工程指导教师：杨彦杰职称：正高级工程师ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHANDOPTIMIZATIONOFTHECONTROLSTRATEGYOFGRID-CONNECTEDPHOTOVOLTAIC

2、SYSTEMBASEDONZ-SOURCEINVERTERbyYaoYanSupervisor:Prof.YangYanjieDecember2014河北工业大学硕士学位论文IZ源逆变器光伏并网控制策略的研究与优化摘要近年来，太阳能发电产业发展迅猛，而并网发电逐渐成为太阳能光伏利用的主要趋势。在光伏发电并网系统中，逆变器作为光伏发电侧和电网侧的连接器件，起着至关重要的作用。对并网逆变器控制策略的研究与改进能够提高系统的效率、延长系统的寿命、降低成本。本课题所研究的Z源型逆变器具有能够同时实现升降压功能的特点，在光伏发电这种输出变化

3、范围较大的系统中充分体现了它的优越性，有着很好的应用前景。本课题对Z源逆变器光伏并网系统的控制策略进行了深入的研究与合理的设计。首先对Z源逆变器的拓扑结构、工作原理、脉宽调制技术和主要参数的理论波形进行了研究与分析，并对Z源逆变器采用了状态空间平均法建模。然后对Z源逆变器光伏并网系统的控制策略进行了研究，主要分为三个控制，即并网电流控制、Z源电容电压控制和最大功率点跟踪控制。其中并网电流控制与Z源电容电压控制均采用了PI调节器，通过对各控制环节的阶跃响应和波特图的分析，得到了满足系统设计要求的调节器参数。最大功率点跟踪控制设计了一

4、种变步长的扰动观察法，减小了系统稳定运行时在最大功率点附近的振荡。其次根据国际标准IEEEStd.929-2000和UL1741的要求，并网系统需要具有反孤岛保护的功能，本文采用了有源频率漂移法实现了系统的孤岛保护。最后对并网系统进行了MATLAB仿真，通过对仿真结果的分析，验证了所设计的控制策略的可行性与优越性。关键词：Z源逆变器、光伏并网、最大功率点跟踪、孤岛检测、MATLAB仿真II河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears,thesolarpowerindustrydevelopingrapidly

5、,andgridpowergraduallybecomethemaintrendofsolarphotovoltaicutilization.Inthegrid-connectedphotovoltaic(PV)system,astheconnectingdevice,inverterplaysavitalrole.Theresearchandimprovementofthegridinvertercontrolstrategycanimprovetheefficiencyofthesystem,prolongingthelife

6、ofthesystemandreducethecost.TheZ-sourceinverterusedinthispaperhasthefunctionsofboostandbuckatthesametime.ThistopologyappliestotheoccasionsoflargeranginputvoltagesuchasPVpowergeneration,etc.Inthistopic,thecontrolstrategyoftheZ-sourcegrid-connectedPVsystembasedonZ-sourc

7、einverterwasanalyzedindetailed.Firstly,thetopologystructure,workingprinciple,pulsewidthmodulation(PWM)technologyofZ-sourceinverterandthetheoreticalwaveofmainparametersarestudiedandanalyzed.ForZ-sourceinverter,thestatespaceaverageisusedtomodelingwhichlaythefoundationfo

8、rthenextstudy.Secondly,thecontrolstrategyofgrid-connectedphotovoltaicsystembasedonZ-sourceinvertercontainsthecontrolofgridcu