【毕业设计】光伏并网逆变器低电压穿越仿真研究2 ㊣ 精品文档 值得下载

具有诸多优点，光伏发电在世界范围内备受重视，发展前景片光明。

光伏发电系统按其与电力系统的关系分为光伏发电系统和并网光伏发电系统。

光伏发电系统主要应用于远离公共电网的无电地区和些特殊场所，如为边远农村海岛通信中继站边防哨所等公共电网难以覆盖的场合提供电源，也可作为野外移动式便携电源，系统由光伏阵列储能装置电能变换装置控制系统和配电设备等组成。

并网光伏发电直接与公共电网相连，可为电力系统提供有功和无功电能，与光伏发电系统相比，并网光伏发电系统与公用电网的电能互补，可省略储能环节，减少建设投资，发电成本大大降低节省了储能环节充放电过程中的能量损失，提高了系统效率有利于改善电力系统的负荷平衡，降低电网损耗可以对公用电网起到调峰作用。

如今，并网系统己占到了以上，成为光伏发电的发展潮流。

并网逆变器是光伏并网发电系统的核心，其控制策略的选择及控制系统的设计直接影响整个并网系统的性能。

随着我国光伏并网发电系统装机数量及容量的不断增加，光伏并网系统在电网故障时必须具有定的低电压穿越，能力，我国已明确对大中型光伏电站在电网故障时的能力作出了要求并制定了相关标准。

因此，研究光伏并网控制策略与低电压穿越技术，对于规模化光伏电站并网缓解能源危机促进经济可持续发展等具有重大的现实意义。

光伏并网发电的国内外发展概况国外发展概况从年开始，德国实施由政府补贴支持的个光伏屋顶计划，随后又扩展为个光伏屋顶计划，至年底实际安装的光伏屋顶总数已达万户。

同时制定了可再生能源电力供应法，规定了光伏发电并网电价马克度，高于常规电价马克度，极大地刺激了光伏发电市场，为本国光伏逆变器企业的快速发展提供政策保障。

美国也是较早进行光伏并网发电的国家之，世纪年代初开始实施计划，首批建造了以上的大型并网光伏电站座，其中容量最大的为，作为规模公共电力应用计划的部分年，美国又开始实施光伏建筑计划，共投资亿美元，专门用于开发新型光伏建筑集成材料采光技术，光伏调峰电力装置及光伏组件用并网发电模块等年月，美国总统克林顿宣布实施百万个太阳能屋顶计划，计划到年安装万套太阳能屋顶，总装机容量达，相当于座大型燃煤发电站的发电能力，每年可以减排二氧化碳量亿吨相当于万辆汽车的尾气排放量同时，通过该计划的实施将使光伏发电的成本由年的美分度下降到美分度。

日本于年开始实施阳光计划，投资约亿美元，跃成为世界太阳电池的生产大国年提出了朝日七年计划，计划到年推广万套太阳能光伏屋顶住房，总功率达到年又提出了万光伏屋顶计划，目标是到年将安装总量为的太阳能电池。

欧洲许多国家也纷纷制定光伏发展计划，如荷兰瑞士法国意大利西班牙芬兰等国，并投资巨资进行光伏发电技术的研发。

发展中国家印度也宣布到年将建成万套太阳能屋顶并网发电系统。

自年以来，全球光伏产业连续年以的速度增长，年全球光伏电池产量为兆瓦年，到年已经高达兆瓦年，增长了。

年德国对可再生能源法进行了修订，新的补贴法案促使了德国光伏市场的爆发，随之而来的是发达国家新轮的政策热潮和全球光伏市场的高速发展。

年月，日本经济产业省文部科学省国土交通省以及环境省联合发布了太阳能发电普及行动计划，确保太阳能电池的采用量按发电量计算到年增加到年度实际采用量的倍，到年增至倍，并在年后，将太阳能发电系统价格降至目前的半左右。

年月日，美国参议院通过了揽子减税计划，将光伏行业的减税政策续延年。

正是欧洲美国和日本的强有力支持，全球光伏逆变器市场呈现出片欣欣向荣的景象。

国内发展概况我国光伏发电产业起步于世纪年代，世纪年代中期进入稳步发展阶段。

太阳电池及其组件产量逐年稳步增加，经过多年的快速发展，我国已成为全球最大的光伏电池生产国。

在光明工程和送电到乡等国家项目工程及世界光伏市场的有力推动下，截止年年底，我国光伏逆变器的累计装机容量达到万千瓦。

光伏逆变器在我国国内的应用，与西方国家相比较要晚很多，我国光伏逆变器在国际市场所占的份额比较低，仅占。

德国的早在年就开始进军光伏逆变器市场，而中国目前最好的光伏企业，合肥阳光电源与之相比较却晚了年。

由于国内光伏逆变器市场规模较小，生产逆变器的厂商众多，专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多，国内企业无论技术水平还是市场份额方面，跟流的光伏逆变厂商存在巨大的差距。

但是，不少国内企业已经在逆变器行业已经研究多年，已经具备定的规模和竞争力，虽然在逆变器技术质量规模上与国外企业仍然具有较大差距，但未来光伏逆变器市场的巨大发展空间和发展潜力给国内外光伏逆变器企业带来了新的历史机遇。

年月日，伴随着中华人民共和国可再生能源的颁布实施，我国已将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高新技术发展的优先领域，纳入国家科技发展和高新技术产业发展规划，并安排资金支持可再生能源的科学技术研究应用示范和产业化发展。

年北京奥运会的标志性建筑鸟巢工程，将安装光伏逆变装置，充分体现了人文奥运，绿色奥运，光伏逆变器输出有功功率和无功功率，图光伏阵列输出功率，图有功电流和额定电流比。

使用最大电流幅值控制策略在光伏阵列满载运行情况下，使用所提议的最大电流幅值控制方法的光伏逆变器如图所示。

图展示了电压骤降波形图。

为了更清晰的对比，所有仿真条件都设置成图的数值。

图展示了光伏逆变器给电网注入电流。

刚开始，因为最大功率点追踪特性，输出电流在满载运行时逐渐增加到其最大功率值。

在电压骤降期间，输出电流增加到其额定值以帮助稳定公共线路。

当故障在第秒被清除时，输出电流将在最大功率点追踪特性下返回其正常运行情况。

图展示了直流母线电压，它在整个仿真期间几乎保持恒定值。

输出有功功率和无功功率在图中展示。

无论电压骤降的前后，只有具有最大功率点追踪特性的有功功率由光伏逆变器来提供。

在电压骤降期间，所提议的最大电流幅值控制策略依据栅极电压值决定了有功功率和无功功率的比例。

在第秒到第秒期间，电压骤降前的输出有功功率比基于低电压穿越所允许的功率值大，因此光伏逆变器不能再使用最大功率点追踪功能，并且会适当减少取自光伏阵列的功率。

图展示了光伏阵列中的输入功率，同时图中展示了输出电流中无功电流和额定电流的比例。

我们可以发现秒到秒期间的无功电流百分比与图中的低电压穿越标准很相似。

这是因为在电压骤降期间以防直流母线中电压浪涌出现，光伏逆变器是处在无最大功率点追踪功能模式下来运行的。

图输入功率满载情况下使用最大电流幅值控制策略的单相光伏逆变器仿真波形图。

图表示栅极电压，图光伏逆变器输出电流，图直流母线电压，图光伏逆变器输出有功功率和无功功率，图光伏阵列输出功率，图有功电流和额定电流比。

图中展示了在光伏阵列输入功率半载运行状况下，使用所提议的最大电流幅值控制方法的光伏逆变器。

图展示了电压骤降波形图。

为了便于更清晰的比较，所有仿真条件已设置到与图相同。

图展示了光伏逆变器注入电流给电网。

刚开始，因为最大功率点追踪特性，输出电流逐渐上升到其最大功率值。

在电压骤降期间，输出电流被增加到其额定值以帮助稳定公共线路。

当第秒故障被清除时，输出电流将恢复至带有最大功率点追踪特性的正常运行状态。

图展示了直流母线电压，它在整个仿真过程中几乎保持不变。

图展示了输出有功功率和无功功率。

在电压骤降前后，只有具备最大功率点追踪特性的有功功率是由光伏逆变器提供。

在电压骤降期间，依赖于栅极电压值，最大电流幅值控制策略决定了有功功率和无功功率的比例。

在第秒至期间，光伏逆变器处于最大功率点追踪模式下运行，这是因为光伏功率很低，而且电压骤降不是特别厉害。

然而，在至第秒期间，栅极电压很低，而且光伏功率相对较高，因此光伏逆变器必须放弃最大功率点追踪功能，并且减少取自光伏阵列中的功率。

图展示了光伏阵列中的输入功率，与此同时，图中展示了输入电流中的无功电流和额定电流的比例。

应该注意到，第秒至期间，无功电流的百分比要在图所示的低电压穿越标准最低限之上。

这是因为在电压骤降期间，提议方案利用了最大输出电流幅值来帮助稳定线路电压。

图输入功率半载情况下使用最大电流幅值控制策略的单相光伏逆变器仿真波形图。

图表示栅极电压，图光伏逆变器输出电流，图直流母线电压，图光伏逆变器输出有功功率和无功功率，图光伏阵列输出功率，图有功电流和额定电流比。

结论使用最大电流幅值控制策略的光伏逆变器被提议用在低电压穿越性能上。

依赖于光伏阵列的输出功率条件以及并网逆变器的功率极限，所提议的最大电流幅值控制策略能够产生所需要的有功功率和无功功率。

本文详细介绍了光伏功率系统的最大电流幅值控制的分析起源。

计算机仿真可证明使用所提议的最大电流幅值控制策略的光伏逆变器能够轻易满足低电压穿越标准。

另外，所建议的最大电流幅值控制方法可用于三相光伏逆变器，同时也能适用于满足不同的低电压穿越电网标准。

致谢本作品由台湾原子能研究所大力支持。

，„„，‟‟，„„，‟‟„„，‟‟，„„，‟‟，„„，‟‟，„„，‟‟„„，‟‟，„„，‟‟，„„，‟‟„„，‟‟，„„，‟‟，„„‟‟，„„，‟‟„„，‟‟，„„，‟‟编号毕业设计论文说明书题目光伏并网逆变器的低电压穿越技术仿真研究院系机电工程学院专业电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师单位姓名职称年月日光伏并网逆变器的低电压穿越技术仿真研究摘要研究光伏并网逆变器拓扑结构和工作原理，建立其数学模型，并对光伏并网逆变器在同步旋转坐标系下电压外环电流内环双闭环控制策略进行了分析。

根据光伏电站并网导则要求，针对光伏电站在电网故障时突然脱网的不利影响，研究种基于光伏并网逆变器低电压穿越能力的控制策略，在电网电压跌落时投入控制策略，能够限制有功电流的增大，同时给定无功电流。

利用软件搭建了光伏并网发电系统仿真模块，给出了仿真波形。

仿真结果表明，该方法能保证并网点电压跌落时光伏并网逆变器不过流，并发出定的无功电流来支撑并网点电压，使逆变器继续并网运行，从而提高了能力，为光伏逆变器在光伏电站中的应用提供可靠的理论依据。

关键词光伏并网逆变器低电压穿越控制策略仿真，‟，‟，‟‟目录绪论课题研究背景与意义光伏并网发电的国内外发展概况国外发展概况国内发展概况光伏逆变器简介光伏逆变器的定义光伏逆变器分类逆变器的发展过程低电压穿越控制技术研究现状论文的主要内容光伏并网逆变