微网储能逆变器(PCS)的研究.pdf

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分类号密级UDC硕士学位论文微网储能逆变器（PCS）的研究学位申请人：

卢云学科专业：

电力系统及其自动化指导教师：

王归新副教授二一五年五月万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringResearchOnMicro-gridEnergyStorageInverterGraduateStudent:

LuYunMajor:

ElectricalEngineeringSupervisor:

Prof.WangGuixingChinaThreeGorgesUniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2015万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文I三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

学位论文作者签名：

日期：

万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文II内容摘要随着新能源户用微电网技术的兴起，光伏储能调节系统被广泛采用。

储能调节系统既可以独立运行又可以接受电力部门的合理调度。

电网出现故障或者断电时，储能系统运行在孤岛模式，为本地负荷提供可靠稳定的的电能。

逆变器的控制技术是功率调节系统中的关键技术之一，本文主要研究微网储能逆变器（PCS）的控制技术。

首先，本文建立了储能逆变器的状态空间平均模型，为以后的分析设计奠定了基础。

同时在MATLAB的Simulink搭建了系统的仿真模型，为硬件电路调试提供指导。

微网储能逆变器可以工作在三种工作模式，分别离网运行模式、并网运行模式和带本地负载并网模式。

微网储能逆变器工作在离网模式时，微网储能逆变系统独立为本地负载供电，储能逆变器采用电压闭环控制。

稳定储能逆变器的输出电压，使得本地负载不间断正常工作。

微网储能逆变器工作在并网模式时，微网储能逆变器与电网直接相连，电网可视为容量无穷大的交流电压源，微网储能逆变器采用电流控制的方式。

论文重点分析了双环控制，并进行控制系统建模分析。

通过Matlab对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真，仿真结果证明了本文所采用的控制方法的合理性和有效性。

锁相同步技术是并网变换器的一个共性问题，也是并网变换器控制系统的一个最基本的问题。

锁相同步电路的性能优劣将直接关系到并网变换器的技术性能和运行稳定性。

本文研究了基于矢量变换的鉴相算法,实现了电网电压相位的实时调整,提高了锁相同步的快速性。

最后，按照设计要求完成逆变器硬件电路制作、焊接调试及软件编写，对该逆变系统进行试验。

在完成驱动及检测回路测试，逆变器正常工作前提下，分别测试逆变器在独立运行模式和并网模式下的运行情况。

给出了实验相关测试框图及最终的试验波形，实验效果良好，满足最终的设计要求。

关键词：

关键词：

储能系统储能系统功率调节系统功率调节系统并网运行并网运行独立运行独立运行单相锁相环单相锁相环万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文IIIAbstractWiththerapiddevelopmentoftheenergystoragetechnology,energystoragesystem,withpowerconditioningsystemastheinterfacedevice,canacceptrationalmanagementofthepowersectortoplaytheroleof“loadshifting”inthepowersystem;Whenthegridisoutofelectricpower,theenergystoragesystemcanprovidestableandreliablepowersupplyforlocalloads.Invertersisthemostcriticalpowerelectronicconversiondevicesinpowerconditioningsystem.Inthispaper,researchoncontrolstrategiesforinvertersoperatinginvariousmodesisclearlyperformed.Assumingthecurrentofloadasdisturbanceinput,continuousstate-spacemodelanddiscretestate-spacemodelofinverterareestablished.AprecisesimulationmodelisalsoestablishedwithMATLABsoftware.Thesemodelsarethebasesoffartheranalysis.Micro-gridinverterhastwomodesofGrid-connectedoperationandGrid-disconnectedoperation.OntheGrid-connectedoperation,photovoltaicMicro-gridinverterisconnectedwithelectricity,andelectricitycanbeconsideredinfinitecapacityoftheACvoltagesources,Micro-gridinverterwithcurrentcontrolstrategiesmoreappropriate.Focusonhystericscurrentcontrol,andcontrolsystemmodelinganalysis.OntheGrid-disconnected,grid-connectedinvertermicroimportantmainlyforthelocalloadpowersupply,withvoltageclosedloopcontrolismoreappropriate.Bycontrollingtheoutputcapacitorvoltage,thevoltagestabilitycriticalloads,andcriticalloadtoensureuninterruptedpowersupply.Bysimulation,Grid-connectedmodeandGrid-disconnectedmodelhavebeenmutualswitched,thesimulationresultsshowthattheproposedcontrolmethodisreasonableandeffective.ThePhase-lockedsynchronizationtechnologyisacommonquestioninthegrid-connectedconverters，andalsoisamostbasicquestionintheconvertercontrolsystem.ThequalityofthePhase-lockedloopaffectsdirectlythePerformanceofthecontrolloopsintheconnectedconverter.ThispaperstudiestheDQvectortransformationphasedetectorbasedonphasealgorithm,hasrealizedthereal-timeadjustmentofpowergridvoltagephase,improvethefastphase-lockedsynchronization.Attheendofthepaper，accordingtothedesignrequirementsofcompleteproductionweldinganddebugging,hardwareandsoftwarecompilation,thetestontheinvertersystem.Atthecompletionofthedrivinganddetectioncircuittesting,theinverterworksundernormalcondition,thetestcaserespectivelyforinverteroperationinindependentoperationmodeandgridconnectedmode.Thetestwaveformsandthefinalexperimentalcorrelation万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文IVtestblockdiagramisgiven,theexperimenteffectisgood,meettherequirementsofthefinaldesign.Keywords:

EnergystoragesystemPowerconditioningsystemGridconnectedoperationmodeIndependentoperationmodeSinglephaselockedloop万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文V目录内容摘要II目录V引言11绪论21.1微网储能逆变器的概述21.2逆变器的控制技术31.3数字化控制技术的研究现状61.4本文研究的主要内容72微网储能逆变器的建模与模式控制策略92.1微网储能逆变器的数学模型92.2微网逆变器的工作模式172.3双环控制技术202.4运行在逆变状态212.5运行在整流状态242.6锁相环设计273系统硬件电路设计343.1主控板电路设计343.2电压电流采集电路设计353.3死区产生电路设计363.4保护电路设计373.5主电路及驱动电路383.6输出滤波器设计384系统仿真与实验结果395总结与展望435.1全文工作总结435.2进一步工作和展望43致谢44参考文献45附录：

攻读硕士学位期间发表的部分学术论著49万方数据三三峡峡大大学学硕硕士士学学位位论论文文1引言不可再生能源的日益匮乏和全球环境的日益恶化使社会的可持续发展受到严重威胁。

为解决这些问题，世界各国开始关注太阳能、风能等可再生能源的开发利用，并出台了一系列保护和鼓励政策。

可再生能源的最大优势就是无污染且永不枯竭，