【摘 要】
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在光储直流微网中,光伏接口变换器作为可再生能源获取与利用的核心环节,对整体网络的稳定运行至关重要。然而,由于光伏电源具有强间歇性,微网负荷也具有随机性和大范围波动的特征;同时,光伏接口变换器在微网协调运行中也存在控制模式的切换,这些综合因素造成接口变换器为典型的多激励大信号工作系统。为此,论文重点对光伏接口Boost变换器开展基于Lyapunov理论的大信号稳定性研究。首先,对光伏接口变换器进行建
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在光储直流微网中,光伏接口变换器作为可再生能源获取与利用的核心环节,对整体网络的稳定运行至关重要。然而,由于光伏电源具有强间歇性,微网负荷也具有随机性和大范围波动的特征;同时,光伏接口变换器在微网协调运行中也存在控制模式的切换,这些综合因素造成接口变换器为典型的多激励大信号工作系统。为此,论文重点对光伏接口Boost变换器开展基于Lyapunov理论的大信号稳定性研究。首先,对光伏接口变换器进行建模和主电路设计,基于小信号模型对变换器进行了最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制器设计,同时考虑负载类型对控制器设计的影响,保证系统的稳定运行。分别基于平方型Lyapunov函数(Quadratic Lyapunov Function,QLF)、混合势函数(Mixed Potential Function,MPF)和类Lyapunov函数(Lyapunov-Like Function,LLF)三种主流的Lyapunov函数对于MPPT模态运行下的光伏接口变换器大信号稳定性进行了分析,估算出变换器的稳定域,并初步给出了比较结果。其次,考虑直流微网协调运行下模式切换特性,针对光伏接口变换器在MPPT和恒压(Constant Voltage,CV)控制模式切换的问题,从切换动态系统角度对变换器的大信号切换稳定性进行了分析。借助线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)求解工具,分别探讨了基于共同Lyapunov函数(Common Lyapunov Function,CLF)和多Lyapunov函数(Multiple Lyapunov Function,MLF)的切换稳定性。最后,建立了光储直流微网的仿真模型,并设计制作了一台120W光伏接口Boost变换器的实验室样机,通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。
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