《單相單級光伏併網逆變器最佳化設計與運行研究》是依託中南大學，由於晶榮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單相單級光伏併網逆變器最佳化設計與運行研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：於晶榮
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對城市居住區對經濟、高效光伏系統的需求，提出一種新型單相單級電流型光伏併網逆變器拓撲結構，以日間發電-夜間節能為基本運行模式，開展城市居住區光伏併網逆變器的最佳化運行研究。針對逆變器效率和性能難以兼顧的問題，提出一種基於極值搜尋算法的最大功率點跟蹤方法，在無需外加擾動、保證輸出電流對稱性的前提下，該方法能夠快速搜尋到最大功率點；研究基於紋波蒐集算法的電流控制策略，通過改進調製和控制算法，減小紋波幅值、抑制紋波對逆變器輸出電流波形的影響，以降低控制策略對無源元件的約束，為逆變器完整電路最佳化設計提供更大的解空間；針對光伏併網逆變器的實用性和可靠性問題，建立以長期系統收益最優和短期模組效率性能最優為綜合目標的智慧型管理策略，並研究電網電壓擾動情況下光伏併網逆變器的控制和保護方法。本項目研究成果將有效提高光伏併網逆變器的效率、性能和市場競爭力，為城市居住區發展光伏發電系統和實現節能環保提供技術支持。
結題摘要
光伏屋頂是未來光伏發電技術推廣的主要形式，逆變器作為光伏系統的關鍵元件，直接影響著系統的整體性能。單相單級逆變器因成本低、可靠性高，成為最具有套用前景的逆變器拓撲結構。本項目針對適用於居民家庭光伏系統的單相單級光伏逆變器的拓撲結構、最大功率點跟蹤方法、電流控制等關鍵技術進行了深入研究。首先，深入研究了適用於居民家庭光伏系統的單相單級光伏逆變器拓撲結構，提出了一種單相單級電流型逆變器拓撲結構,以最少功率變換級數、最少元件個數，構建了一種無需變壓器升壓的光伏逆變器；針對電流型逆變器所用反向阻斷型功率開關成本高、尚未廣泛套用的情況，提出了一種基於二次功率轉移電路的電壓型逆變器，從而抑制了單相光伏系統中二次功率擾動對逆變器可靠性影響，實現了滿足居民家庭要求的高可靠性、低成本光伏逆變器拓撲結構。其次，針對以上提出的光伏逆變器直流側紋波電壓任意可控的特點，提出了一種基於該固有紋波電壓的極值搜尋算法，並利用極值搜尋算法在無需額外增加擾動的情況下實現最大功率點電壓跟蹤控制，同時在極值搜尋算法中引入最佳化補償環節，通過該環節提高算法的收斂速度，進一步最佳化最大功率點電壓跟蹤控制的穩態和動態性能。為消除單相光伏併網逆變器直流側紋波對輸出電流控制的影響，提出了一種基於比例諧振控制的新型電流控制結構，通過對原反饋控制結構的調整，避免了直流側紋波電壓對電流控制器的影響，並根據控制器的頻寬和對諧波的抑制要求，構建了基於多比例準諧振控制的逆變器電流控制策略。針對電網電壓非理想情況下的鎖相控制，提出了一種基於比例諧振控制的鎖相控制方法，利用比例諧振算法抑制電網電壓紋波，提取電網電壓基波成分，實現基於虛擬平均無功鑒相的鎖相控制。最後研製了基於數位化實現的單相光伏發電系統實驗平台。理論分析和實驗結果表明，新型光伏逆變器及其控制系統在效率、輸出電能質量方面具有明顯優勢，適合套用於居民家庭小型單相光伏發電系統，具有良好的工程推廣套用前景。
