光伏并网逆变器的建模方法及辨识研究

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1、光伏并网逆变器的建模方法及辨识研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:陈康指导教师:熊小伏教授专业:电气工程学科门类:工学重庆大学电气工程学院二。一二年五月IIIrlllIllllrillIIIIlY2153033StudyOilPhotovoltaicGrid-connectedInverteJ[.ModelingandIdentification⑧ATh:sisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofEngineering

2、ByChenKangSupervisedbyProf.XiongXiaofuSpecialty:ElectricalEngineeringColleg。;ofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaM叭2012中文摘要摘要化石能源的供需:矛盾以及环境污染的日趋严峻,开发和利用新能源成为大势所趋。太阳能的无限性、清洁性等特点,让其成为新能源领域的宠儿之一。作为太阳能最具意义的应羽,光伏发电技术成为各国竞相研究的热点。逆变器是太阳能系统接入电网的接],是光伏阵列的直流电转换为交流电、实现MPPT

3、、滤波、减小输出功率波动的:关键部分。并网控制是逆变器实现并网满足并网要求的关键,传统控制方法对逆变器精确模型的依赖较大,而逆变电路的高度非线性、扰动不可预测等给逆变器精确建模带来挑战和难度。常用建模基于逆变主电路结构和工作原理,通过建立电路方程从而推导出模型。但这些模型均基于一定的假设和简化条件,模型的准确陛与适用性受到限制。一种适用于实际系统的并网逆变器模型对于提高控制系统灵活性、光伏并网分析等等具有重要的意义。本文对常用逆变器模型进行分类与对比,归纳与总结模型的建模方法,在分析该建模方法的优缺点的基础上,提出了一种基于实验测试的逆变器辨识建模新方法,详细阐述了

4、其建模过程及建立了逆变器的多输入多输出新模型。方法在假设输出量测噪声为白噪声的前提下,推导了基于最小二乘法的逆变器模型辨识方程。方程基于“黑箱”模型,算法具备同时辨识结构与估计参数的功能,实验验证了模型的有效性;当量测含有色嗓声时,提出通过广义最d'--乘算法对逆变器模型进行结构辨识与参数估计。实骀验证了该算法对模型的适用性,并对比分析了最小二乘法和广义最d,--乘法在逆变器模型中的应用。搭建了基于逆芟器辨识建模的实验测试平台,并详细分析了实验过程中的输入信号、采样间隔希数据长度等对辨识结构和参数精度的影响。通过采集不同时间区段与不同工况下的实验数据对所建模型进行验

5、证,结果证实了本文所提建模方法的有效性。关键词:光伏并网逆变器,系统辨识,最小二乘法,广义最小二乘法,实验测试IIABSTRACTPossllene曙ysupplyanddemandandtheenViromentalpoIlutionisbecomingmoreandmoreserio?8·thedevelopmentandutilizationofnewene曙ysourcesbecomerepresemthegeneraltrend·Solarenergybecauseofitsinfinite?cleanandsoon?haractenstlc珊ake“汕e

6、comethedarling。fthenewfieldofene砑Asthem。st1mportanceappIicationofsolarenergy,photoVoltaictechnologYhasbecomearesearchhotspot·IheinVeneri;thes。larsystemaccessnetw。rkinterface:isthekeypan。faphotovoltaicarraychmgingDCintoAC.MPPT,fliter,reducingthenuctuationof。utputp。啪№Grid(01111ectionc。nt

7、r。1invefteristhekeyt。meetrequirementsofgrids.ystem,thetraditionalcontr01methodoftheinvertertakemoredependence。npreciselnVenermodel.andtheinVertercircuitishighlynonlinear,perturbedunpredictableand8。onarechallengemddifficultyofinvertermodeling.Thetraditionalmodelingmeth⋯odbased。ninvi.w

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1、光伏并网逆变器的建模方法及辨识研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:陈康指导教师:熊小伏教授专业:电气工程学科门类:工学重庆大学电气工程学院二。一二年五月IIIrlllIllllrillIIIIlY2153033StudyOilPhotovoltaicGrid-connectedInverteJ[.ModelingandIdentification⑧ATh:sisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofEngineering

2、ByChenKangSupervisedbyProf.XiongXiaofuSpecialty:ElectricalEngineeringColleg。;ofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaM叭2012中文摘要摘要化石能源的供需:矛盾以及环境污染的日趋严峻,开发和利用新能源成为大势所趋。太阳能的无限性、清洁性等特点,让其成为新能源领域的宠儿之一。作为太阳能最具意义的应羽,光伏发电技术成为各国竞相研究的热点。逆变器是太阳能系统接入电网的接],是光伏阵列的直流电转换为交流电、实现MPPT

3、、滤波、减小输出功率波动的:关键部分。并网控制是逆变器实现并网满足并网要求的关键,传统控制方法对逆变器精确模型的依赖较大,而逆变电路的高度非线性、扰动不可预测等给逆变器精确建模带来挑战和难度。常用建模基于逆变主电路结构和工作原理,通过建立电路方程从而推导出模型。但这些模型均基于一定的假设和简化条件,模型的准确陛与适用性受到限制。一种适用于实际系统的并网逆变器模型对于提高控制系统灵活性、光伏并网分析等等具有重要的意义。本文对常用逆变器模型进行分类与对比,归纳与总结模型的建模方法,在分析该建模方法的优缺点的基础上,提出了一种基于实验测试的逆变器辨识建模新方法,详细阐述了

4、其建模过程及建立了逆变器的多输入多输出新模型。方法在假设输出量测噪声为白噪声的前提下,推导了基于最小二乘法的逆变器模型辨识方程。方程基于“黑箱”模型,算法具备同时辨识结构与估计参数的功能,实验验证了模型的有效性;当量测含有色嗓声时,提出通过广义最d'--乘算法对逆变器模型进行结构辨识与参数估计。实骀验证了该算法对模型的适用性,并对比分析了最小二乘法和广义最d,--乘法在逆变器模型中的应用。搭建了基于逆芟器辨识建模的实验测试平台,并详细分析了实验过程中的输入信号、采样间隔希数据长度等对辨识结构和参数精度的影响。通过采集不同时间区段与不同工况下的实验数据对所建模型进行验

5、证,结果证实了本文所提建模方法的有效性。关键词:光伏并网逆变器,系统辨识,最小二乘法,广义最小二乘法,实验测试IIABSTRACTPossllene曙ysupplyanddemandandtheenViromentalpoIlutionisbecomingmoreandmoreserio?8·thedevelopmentandutilizationofnewene曙ysourcesbecomerepresemthegeneraltrend·Solarenergybecauseofitsinfinite?cleanandsoon?haractenstlc珊ake“汕e

6、comethedarling。fthenewfieldofene砑Asthem。st1mportanceappIicationofsolarenergy,photoVoltaictechnologYhasbecomearesearchhotspot·IheinVeneri;thes。larsystemaccessnetw。rkinterface:isthekeypan。faphotovoltaicarraychmgingDCintoAC.MPPT,fliter,reducingthenuctuationof。utputp。啪№Grid(01111ectionc。nt

7、r。1invefteristhekeyt。meetrequirementsofgrids.ystem,thetraditionalcontr01methodoftheinvertertakemoredependence。npreciselnVenermodel.andtheinVertercircuitishighlynonlinear,perturbedunpredictableand8。onarechallengemddifficultyofinvertermodeling.Thetraditionalmodelingmeth⋯odbased。ninvi.w

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