基于三电平逆变器的微电网控制系统设计

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随着能源紧缺和环境污染问题愈加严重,光伏发电因其清洁、灵活、可再生的特点,得到了和深入研究和广泛应用。而随着电网技术的发展和用户对电能质量要求的不断提高,多电平变流技术在电网建设中也扮演着也来越重要的角色。基于这种背景,本文对基于三电平逆变器的光伏微电网的控制进行了重点研究,在此基础上完成了其控制系统的设计。  光伏电池将太阳能直接转化为电能,构成了整个微电网的基础,本文深入研究其发电过程之后建立其数学模型,并通过仿真观察其I?V特性与P?V特性。在此基础上,运用扰动观察法解决了最大功率跟踪问题,并通过仿真实现了算法的验证。  逆变器是微电网不可或缺的重要组成部分。通过对逆变器的控制才能将微电源发出的电能进行合理的输出和分配。本文将三电平逆变器应用到光伏微电网中,通过分析其拓扑结构和工作原理,完成了三电平逆变器的空间矢量调制及中点电位平衡控制。在此基础上,本文建立了三电平逆变器的调制仿真模型,并得到了理想的仿真结果,为下一步微电网逆变器的控制做准备。  输出稳定的电压和跟踪负载的功率变化是一个微电网最关键的两个功能,也是光伏微电网逆变器的控制目标。除此之外,微电网逆变器还应具备适应负载突变和不平衡负载的能力。针对以上目标,本文设计了对等控制结合反馈线性化方法的微电网控制策略。其中,对等控制作为初级控制,根据负载功率调节输出电压,再由反馈线性化控制作为二级控制,向三电平逆变器输出控制信号。在此基础上,本文对所设计的控制策略在MATLAB中搭建了仿真模型,并在不同的负载条件下验证其仿真结果。仿真结果表明本文所设计的光伏微电网控制系统能够输出稳定电压并跟踪负载变化,特别是在不平衡负载情况下,本文所设计的控制系统更具优势。
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