河北工业大学硕士学位论文开题报告

论文题目：三电平光伏并网逆变器并联技术研究

学号       201321401040      

姓名       樊燕昆             

所属学院     电气工程学院    

学科专业名称    电气工程     

研究方向                      

导师姓名        陈堂功       

                                   

20##年10月25日

河北工业大学硕士学位论文开题报告

                                       

一 课题研究的目的和意义

逆变器控制技术是各种交流装置（微电网、有源滤波、馈能系统等）通用的技术基

础，深入研究逆变器控制技术，对于推动光伏产业的发展具有重要的意义。随着国民经

济和信息技术的不断发展，现代化的用电设备对供电系统的电能质量、供电可靠性、系

统容量和系统灵活性等方面的要求也越来越高，而研究逆变器的并联运行控制技术是解

决这些问题的主要方法。

逆变器并联运行的控制技术，是交流供电系统从传统的集中式供电向分布式供电甚至全功能供电系统发展过程中不可缺少的一项关键技术。传统的集中式供电采用大功率单模块供电系统，该方法实用性已经越来越差，因为它的成本较高、体积较大、安装比较困难，且运行可靠性较差，只要出现一个故障点就会使整个系统瘫痪。多电源模块的并联运行是光伏系统发展的一种必然趋势，它与单模块大功率系统相比较而言，具有许多无可替代的优点。

（1）供电的可靠性。在工业生产、信息化装备、服务业等应用领域对供电系统的可靠性要求都比较高。例如纺织业、冶金业等，短时的供电中断都有可能让生产原料报废，造成严重的经济损失；导弹、电子对抗、雷达等信息化装备，若在运行过程中出现供电中断，则可能会损坏价值过百万的电子真空发射；医院、保险、银行、电信等服务行业，也不允许出现电力中断，否则会影响居民的生命和财产安全。因此，多逆变器的并联控制技术，能够为供电系统提供模块化的备用电源，为供电可靠性提供可行的技术路线。

（2）系统供电容量。传统的大功率单模块逆变器还具有一些技术难点，如功率开关器件容量有限、生产工艺要求高、装置的发热量大、生产成本高、运行环境要求高等；因此，为了降低各电源模块的功率需求，降低系统设计的工艺难度，降低生产成本，只有采用逆变器并联控制技术能够满足这些要求。

（3）供电设备的灵活性。由于用户对供电系统需求的多样性，以及光伏发电系统输出功率的时变性，逆变器输出的组合化供电模式成为一种必然趋势。光伏发电系统可以根据当前环境中系统的输出功率大小来调节系统内部需要并联的电源模块数量。虽然逆变器的并联运行具有以上一些优点，但是逆变系统输出的是正弦电压，它的输出值的大小和相位是时刻变化的，与直流供电系统有所不同，因此逆变器的并联控制要复杂得多。当光伏发电系统需要多个电源模块并联运行时，必须保证各电源模块输出电压的幅值和相位时刻一致，否则各电源模块之间会产生一个较大的环流，增加系统内部的发热损耗，严重时将烧毁功率模块，使整个发电系统处于瘫痪状态；因此，控制系统内部环流是控制逆变器并联运行的关键。

传统的光伏发电系统能够实现逆变器的基本并联控制，但是在光伏发电系统中，并联模块之间往往存在大量的高频环流，并且这些高频环流有可能超出了控制器的频率带宽,因此仅仅通过一些改进的算法可能无法抑制这些高频环流。在传统的光伏发电系统中，人们往往大量的追求系统的容量等级而容易忽略电源模块热插拔过程中的控制性能，使得各电源模块在受到系统扰动时的动态性能较差。如果对传统的逆变器采用 LCL型滤波器进行滤波控制并采用改进的模糊控制器来提升系统的动态性能，那么该光伏发电系统既能够满足打破传统光伏发电系统的容量限制，又能够实现高频环流的抑制和动态性能的改善，对于光伏发电系统未来的发展具有重要的研究意义。

二 本课题的研究现状及发展趋势

人们对于逆变器并联控制技术的研究最早出现在20世纪70年代；到90 年代中期，一些发达国家将逆变器的并联控制技术投入到实际应用。逆变器广泛应用于航空航天、医疗、船舶、通讯、计算机等高可靠、不间断供电领域。随着社会经济的发展、用电设备不断增加,对供电系统的容量也越来越高。随着分布式发电单元的日益增加,系统从传统的集中供电方式向分布式并联供电方式发展是未来供电方式的必然要求。另一方面,当今供电系统的要求趋势是大功率化、高可靠性,这两者都与逆变器的并联运行密切相关。逆变器的并联控制技术在世界上一些发达国家（如日本、美国、德国等）得到了大量的研究，并且开发了一系列的产品投入应用。

大功率变换器系统可以采取两种构成方式:一是采用单台大功率变换器;二是采用多个小功率变换器并联。但是单个模块的大功率变换器已越来越不实用，并联技术可有效地解决集中工作方式存在的问题:多个变换器并联工作,每一个变换器平均负担负载的功率,开关频率可以成倍提高。此外,并联运行的各个逆变器可以模块化,这种结构设计可以使系统构成方式更灵活,便于扩展容量,还可以实现“即插即用”。

逆变器并联运行的优势主要如下:

(1)可以用来灵活地扩大逆变电源系统的容量;

(2)可以组成并联冗余系统以提高运行的可靠性;

(3)具有可维修性能,在单逆变器出现故障时,可以很方便地进行热插拔更换或维修;

早在上个世纪八十年代初期,国外就已开始 DC/DC 变换器并联技术研究,其成功的控制方案和成熟的商业产品对于高性能的逆变器并联系统具有非常重要的参考价值。逆变器并联技术的研究正是借鉴了 DC/DC 并联技术的成功经验,并在此基础上不断深入。但是,逆变器输出的是成正弦规律变化的交流量,因而较之直流电源并联,逆变器并联运行困难得多,主要表现在:

（1）要使同等容量的逆变器并联运行时输出有功功率相等,所有逆变器的输出电压频率和相位就要严格同步。即使频率相同,微小的相位差也会导致并联逆变器输出有功功率不平衡;在系统输出较小功率时,并联系统中的某些逆变器甚至可能会运行在整流状态。

（2)并联系统中运行的各个逆变器输出电压频率和相位同步后,如果电压幅值不同,则输出电流中将包含无功环流分量,输出电流值增大,轻则运行损耗增加,重则就会引起逆变器过载或过流保护,甚至发生烧毁事故。

(3)即使并联运行的各逆变器输出电压为频率、相位和幅值完全一致的正弦波,但各自输出电压所含谐波分量的差异较大,此时各个并联逆变器单元之间存在谐波环流。

因为并联运行各逆变器的要求输出电压的幅值、频率、波形和相位等要素完全一致,且合理地分配负载电流。所以这其中包含的两项关键技术,一是同步技术,二是均流技术。前者主要是保证并联逆变器的输出电压频率和相位完全一致,后者则主要解决各并联逆变器合理承担负载功率的问题。

目前，我国在逆变器并联控制方面的技术相对较为落后，因此对于逆变器的并联更多的是理论的研究，没有大规模的实际运用。根据国内外逆变器并联控制技术的研究现状来看，主要会朝着以下几个方面发展。

（1）逆变器并联的数目。从目前的研究资料来看，很多公司生产的逆变电源还不能够进行并联运行，对于逆变器的并联控制也大多还在研究当中。有几家比较知名的逆变电源生产厂家的部分产品能够实现并联运行控制，如 ERREPI 公司声称他们的逆变器能够达到 6 台进行并联运行； SIEMENS 宣称他们的逆变器可以并联8台，容量可达2400k VA； PK Electronic s公司宣称可以并联100 台以上。国内目前有很多企业和高校在从事逆变器并联运行相关产品的研制，已经取得了初步的成果，但还没有产品进入大规模应用。

（2）生产成本的降低。目前逆变器的并联控制主要用于提高系统的输出功率，虽然逆变器的并联控制会造成系统控制器成本的升高，而与大功率电源系统的成本比较，增加的控制成本占整个系统成本的比例很小。小容量逆变器的控制器通常比较简单，且对系统性能的要求也不高，因此可以通过改进并联控制器来实现降低系统成本的目的。在综合考虑电路运行特性和生产成本等因素的情况下，一些大公司对小功率逆变电源的并联控制器做了独特的设计。

（3）采用高频链技术。为了提高系统的输出性能、减少各电源模块的体积并实现其并联运行，往往大量采用高频链技术；在装置内部采用高频变压器，可以大大减少装置的体积和重量，而且还能够降低系统的复杂性和生产成本。

（4）采用新型的控制技术。光伏发电系统的输出性能主要受各并联模块输出性能的影响。过去人们主要通过研究新型的开关器件来实现电源模块的高频控制，以及通过改进滤波器来降低系统的输出阻抗，从而使系统的输出波形的失真度和对各种负载的适应性都有所改善。但是随着新型的开关器件的生产技术成熟过后，为了改善系统的动静态特性，于是又有很多新的控制方法被提出来，如前馈控制、滑膜变结构控制、SVPWM 、滞环控制等；通过应用这些新型的控制技术使得逆变电源的输出性能得到了很大的改善。

（5）数字化控制技术。随着数字技术的不断发展，光伏发电系统都采用数字化控制方式来完成逆变器的并联控制以及复杂的控制算法，如单片机、FPGA、DSP 等数字处理器，并且随着这些技术的发展，逆变电源的输出精度和控制性能越来越高。

总之，随着各种新型技术的不断发展，光伏发电系统供电的稳定性、可靠性和灵活性都会越来越高。

三 拟定研究内容

 1、介绍T型三电平光伏逆变器常见拓扑结构图，分析应用广泛的空间矢量脉宽调制法（SVPWM)原理,以及并网控制策略。

2、介绍逆变器并联并网控制策略，分析不同控制策略的优缺点。

3、重点分析两台T型三电平逆变器交流侧并联高频环流产生的机理，寻找方法抑制高频环流的产生，提高逆变器并联效率，以及对多台逆变器并网系统逆变器之间的耦合进行分析。

4、分析低电压穿越问题，当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

5、在MATLAB中搭建逆变器并联模型，通过仿真找到抑制高频环流的方法，最终确定最佳并联方案。

   四、 研究进度安排

参考文献：

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第二篇：开题报告(陈海栋)

毕 业 设 计（论文）

开 题 报 告

题   目：6000m3/h铝型材熔炼炉烟气除尘脱硫设计

学    院：环境科学与工程学院

专业名称：   环境工程      

学    号：       

学生姓名：    

指导教师：  

20## 年 3 月 11 日

1、课题来源

 

2、研究目的和意义

 

3、国内外研究现状和发展趋势及综述

 

4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案

主要研究内容

（1）处理方案的确定：

按照熔炼炉排放烟气资料和出口烟气要求进行方案的确定，找出运行处理效果好、投资省、占地面积小、运行费用低、管理方便、排放达标的最佳方案。

 

5、研究基础

  

 

  

6、预期达到的目标及进度安排

 

7、阅读的主要文献、资料