三相CHB多电平光伏并网逆变器功率平衡控制策略研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文三相CHB多电平光伏并网逆变器功率平衡控制策略研究学位申请人：崔浩杰学科专业：电气工程校内导师：叶满园教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获

2、得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期摘要三相CHB多电平光伏并网逆变器功率平衡控制策略研究摘要化石能源枯竭和环境污染问题的日益严峻，使人们

3、对于清洁无污染的可再生能源的开发愈发迫切。太阳能由于其储量丰富、分布广泛以及环境友好等优点，使得太阳能光伏发电成为理想方案。如何提高太阳能的利用率和光伏发电系统的整体效率及控制性能是目前亟需解决的问题。级联H桥多电平（CascadedH-bridge,CHB）逆变器拓扑具有开关频率低、效率高、易于模块化拓展以及不需要变压器即可连接中高压电网等优点，被广泛应用于大型光伏并网发电系统。考虑到直流侧光伏阵列采用独立MPPT控制时，逆变器可能出现功率不平衡和直流侧电压不一致的问题，会导致系统的稳定性降低，产生安全隐患。因此，研究三相CHB多电平光伏并网逆变器在独立MPPT控制下的功率平衡控制策

4、略，使光伏发电系统安全、稳定、高效运行具有重要的理论和现实意义。本文的主要研究内容如下：1、以光伏阵列为载体，详细了解光伏电池的物理原理和工程数学模型，并对光伏电池的输出特性进行了分析。另外，对光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）算法进行了研究，提出了一种基于变步长扰动观测法的MPPT算法，该方法不但可以解决传统定步长扰动观测法因光照突变出现的震荡和误判问题，还具有较好的灵敏度和快速的响应能力。2、研究了三相CHB多电平光伏并网逆变器的数学模型和总体控制方案。针对三相CHB多电平光伏并网逆变器相间功率不平衡问题，利用矢量图对相间功率不平衡问题进行分析，详细阐述了加权最小-最大零序注入法

5、（WMMZSI）和基频零序注入法（FFZSI）两种相间功率不平衡解决方法，对比了两种零序注入法的优缺点，在此基础上提出一种双最小-最大零序注入法（DMMZSI），该方法结合了两者的优点，具有明确的物理意义和良好的功率平衡调节能力。通过对功率平衡能力进行定量分析，得出了DMMZSI具有最优的功率不平衡调节范围；针对相内功率不平衡问题，分析了相内功率不平衡问题的产生机理，提出了基于电压加权及占空比前馈的相内各级联单元功率平衡控制策略，给出了控制器的稳定工作时的约束条件，采用此方法可以控制级联H桥逆变器直流侧光伏阵列的功率与交流侧的输出功率保持平衡。最后搭建了三相CHB7电平光伏并网逆变器仿

6、真模型，验证了所提出控制策略的有效性。关键词：光伏并网系统，级联H桥多电平逆变器，变步长P&O，独立MPPT控制，功率平衡控制，零序注入法IAbstractRESEARCHONPOWERBALANCECONTROLSTRATEGYSOFTHREE-PHASECHBMULTILEVELPHOTOVOLTAICGRID-CONNECTEDINVERTERABSTRACTTheproblemoffossilenergydepletionandenvironmentalpollutionismorebecomingserious,whichmakespeoplemoreandmoreurgen

7、tforthedevelopmentofcleanandrenewableenergy.Duetoitsabundantreserves,widedistributionandenvironmentalfriendliness,solarphotovoltaicpowergenerationhasbecomeanidealsolution.Howtoimprovetheutilizationofsolarenergyandtheoveralle