大功率光伏并网逆变器的谐波抑制及功率控制研究

摘要

本文以光伏并网逆变器为研究对象,系统研究了并网逆变器的滤波器设计,有源阻尼法、重复控制等控制算法,并通过对光伏电池的太阳能利用率分析,提出了一种基于光伏曲线预测的最大功率点跟踪法。此外,对并网逆变器无功补偿也做了一定的研究。
　　在大功率的场合,单电感滤波器难于满足滤波要求,因而研究了LCL滤波器。该滤波器在选择较小的电感值时,即可获得很好的滤波特性,降低了系统的成本。但是,LCL滤波器参数设计复杂,且存在谐振问题,本文在综合考虑谐振频率、滤波器体积成本以及谐波电流衰减率等条件下,提出了一种计算网侧电感的方法。此外,引入电容电流反馈的方法,有效地抑制了该滤波器的谐振问题,并克服了无源阻尼带来的发热以及影响滤波特性的缺点。
　　为了更好地满足并网标准对谐波畸变率的要求,研究了将 PI控制器以及重复控制器结合的复合控制算法。重复控制器能够对电网侧以及死区效应带来的周期性谐波有很好的抑制作用,该复合控制器既拥有 PI控制器动态响应好的特点,又保存了重复控制器对周期性谐波很好抑制的优点,能够满足更严格的并网要求。此外,考虑到系数 N的影响,根据三相坐标变换以及周期性谐波的特点,对重复控制器做出了优化,提出了一种仅对偶次谐波有抑制效果的重复控制器,进一步改善了输出特性。
　　本文从太阳能利用率的角度对扰动观察法进行了分析,为了很好的抑制误判带来的太阳能利用率下降,提出了一种基于光伏曲线变化的最大功率跟踪法,并进一步研究了变步长问题。随着光伏并网发电的规模日渐增大,新的并网标准要求光伏并网逆变器有一定的无功补偿能力,基于此,研究了并网逆变器的无功补偿问题。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 光伏发电的国内外研究现状

1.3 光伏并网逆变器技术简介

1.3.1 并网逆变器结构

1.3.2 并网逆变器控制技术

1.3.2.1 最大功率点跟踪

1.3.2.2 孤岛检测

1.3.2.3 并网逆变器电流控制方法

1.3.2.4 无功电流检测技术

1.4 课题的主要研究内容

第2章 光伏逆变器的模型建立

2.1 引言

2.2 旋转坐标系中系统数学模型的建立

2.3 本章小结

第3章 滤波器的设计及优化方案

3.1 引言

3.2 滤波器的参数计算

3.2.1 一般的计算方法

3.2.2 滤波器的参数优化方法

3.3 谐振峰值的抑制

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第4章 并网逆变器的闭环控制

4.1 引言

4.2 电网电压定向的矢量控制

4.2.1 矢量控制的基本原理

4.2.2 电流控制方案

4.3 重复PI控制方案

4.3.1 重复控制器的基本原理及结构

4.3.2 性能分析

4.3.3 偶次谐波的重复控制器

4.4 仿真和实验结果

4.5 本章小结

第5章 最大功率点跟踪及无功补偿

5.1 引言

5.2 光伏电池的最大功率点跟踪

5.2.1 光伏曲线特性以及MPPT法

5.2.2 扰动观察法的太阳能能利用率分析

5.3 基于光伏曲线变化的MPPT法

5.3.1 基本原理

5.3.2 仿真结果

5.4 并网逆变器的无功补偿

5.4.1 无功功率的产生及危害

5.4.2 无功电流检测

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢