大功率光伏并网逆变系统研究

光伏并网发电因其具有丰富的太阳能资源、清洁无污染、安装维护简单、可结合建筑进行资源利用等优点,是21世纪最重要的能源之一。然而,大功率光伏并网系统的设计及控制技术还存在一些问题,极大制约了光伏产业的发展。因此,本文围绕三相光伏并网逆变系统的设计及控制策略进行了分析研究,并通过仿真和实验验证了理论研究的正确性。本文研究了电网不平衡对光伏并网逆变器的影响,介绍了基于统一模型的三种不平衡控制目标。研究了二次谐波滤除法,提出了正、负序滤波器法进行电网不平衡分量提取策略。系统仿真对此进行了验证。建立了LCL滤波器模型,研究了四种情况下LCL滤波系统稳定性,给出了LCL滤波器的工程设计原则,并通过100kW并网逆变器滤波器的设计进行了验证。提出了滤波阻尼法的虚拟阻尼控制策略,并给出其实验验证。介绍了低电压故障对光伏并网系统的影响,研究了双环控制及无功控制低电压穿越策略。提出了非线性低电压穿越控制策略,并验证了此策略下系统直流电容的设计。给出了大规模光伏并网系统设计原则,研究了5种光伏系统运行模式,在直流母线并联拓扑的基础上提出了针对效率优化的N+1控制、穷举法和动态均分法三种集群控制策略,并验证其先进性。提出并设计630kVA交流能量互馈式大功率并网逆变器全自动测试系统,设计其630kVA整流器及模块化4U控制系统。以本文生产的3kW-500kW全系列单级式光伏并网逆变器中500kW为例验证测试系统性能,并在此测试系统完成了全部“金太阳”电性能测试。