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文件名称:用于光伏直流微电网的变换器控制策略研究.pdf
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更新时间:2025-05-18
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文档摘要

用于光伏直流微电网的变换器控制策略研究

摘要

随着全球煤炭、石油等传统能源日益枯竭和环境恶化的问题日益严重,大力开发绿

色环保的新能源和推动分布式发电技术已经迫在眉睫。基于光伏发电的直流微电网由于

其对光伏电源、储能单元以及负载具备较好的兼容性,降低了分布式光伏电源的间歇性

对配电网的影响。而功率变换器作为直流微电网的核心装置,不仅要对系统能量进行合

理分配,还要满足维持系统稳定的要求。因此,本文以用于独立光伏直流微电网的系统

功率变换器为研究对象进行探讨,系统功率变换器由用于实现光伏电池最大功率点追踪

的Boost变换器、储能单元的双向Buck/Boost变换器以及交流负载的三相DC/AC变换

器组合构成。

根据系统的控制要求,本文采用集中式控制策略作为系统功率变换器的整体控制方

案,确保系统在不同工作模式之间进行平滑切换以实现能量在光伏电池、储能单元以及

负载之间的协调分配,提高了光伏直流微电网的稳定性和可靠性。针对传统最大功率点

追踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)算法存在追踪速度和稳态精度相矛盾以及

外界环境突变时出现追踪方向误判的问题,本文采用一种基于β参数的变步长MPPT算

法予以解决。针对双向Buck/Boost变换器采用基于双PI控制器时的闭环控制存在动态

响应慢和抗扰动能力差的问题,同时为了提高系统抑制直流母线电压波动的能力,本文

将自抗扰控制器引入到双向Buck/Boost变换器的闭环控制中。为了系统能量在直流母线

和交流负载之间的稳定传输,对三相逆变器进行建模并设计了电压电流双闭环的控制策

略,确保其在系统负载发生变化时依然具备良好的动态性能和鲁棒性;针对逆变器采用

正弦脉宽调制时对直流侧电压利用率过低的问题,本文分析了两种空间矢量脉宽调制

(SpaceVectorPulseWidthModulation,SVPWM)方法,并建立了两者的等效关系。

搭建基于STM32F407ZGT6的硬件实验平台并进行相关实验测试,将实验结果与理

论分析、仿真结果进行对比分析,验证本文所研究的用于独立光伏直流微电网的系统功

率变换器拓扑结构以及控制策略的合理性和有效性。

关键词:光伏直流微电网;最大功率点追踪;双向Buck/Boost变换器;自抗扰控制;空

间矢量脉宽调制

用于光伏直流微电网的变换器控制策略研究

ABSTRACT

Withtheincreasingdepletionofcoal,oilandothertraditionalenergyandtheworsening

oftheenvironmentintheworld,itisurgenttovigorouslydevelopgreenandenvironmentally

friendlynewenergyandpromotedistributedpowergenerationtechnology.TheDCmicrogrid

basedonphotovoltaicpowergenerationreducestheinfluenceofintermittencyofdistributed

photovoltaicpoweronthedistributionnetworkduetoitsgoodcompatibilitywithphotovoltaic

power,energystorageunitandload.AsthecoredeviceofDCmicrogrid,systempower

converternotonlyneedstodistributesystemenergyreasonably,butalsoneedstomeetthe

requirementsofmaintainingsystemstability.Therefore,thispapertakesthe