光伏并网系统电能质量问题改善研究

摘要

近年来石油等传统能源日益枯竭，生态系统环境持续恶化，可再生清洁能源的发展得到了重视。太阳能以其诸多优点成为能源领域的热点研究对象之一。随着光伏发电在电网中所占比例的日益上升，电力系统的结构形态以及控制运行方式也随之改变。光伏系统自身间歇性出力的特点，给传统电网带来扰动，影响电能质量。研究光伏并网系统电能质量问题是保证电力系统安全、可靠、经济运行的重要前提。
　　本文研究了改善光伏并网系统电能质量问题，从理论层面总结归纳了并网输出滤波器和逆变器并网控制策略对电能质量的影响，详细分析一种滤波器改进的方法，该方法可以显著地衰减并网电流开关频率处的谐波分量，并提出了将改进滤波器和逆变器控制策略进行有机结合的方案，有效提高电流质量，改善整个系统性能。首先介绍了光伏并网系统的结构和电能特性，并且充分比较了国内外相关电能质量标准。其次分析现有并网输出 LCL型滤波器，在 LCL滤波器上增加串联LC支路组成新的LCL-LC滤波器，优化滤波器参数计算方法。然后针对LCL-LC滤波器，根据结构特点选择控制方案。结合电容电流反馈有源阻尼的双闭环控制策略，提出针对 LCL-LC滤波器的两种控制方案。最后通过理论分析和仿真结果充分证明改进的滤波器更高效地降低并网电流的谐波畸变率，同时利用对比分析证实高阶滤波器的引入不会增加控制系统的复杂性和设计的难度。利用Matlab/Simulink仿真环境对LCL-LC滤波器和并网控制策略进行了仿真，并且与LCL滤波器并网结构输出电流进行对比。仿真结果证明本文提出的改善措施在提高光伏并网系统电能质量方面具有良好的效果。

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1 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 光伏发电现状与展望

1.3 课题内容研究现状

1.4 论文主要工作

2 光伏并网系统及其电能特性研究

2.1 光伏并网系统概述

2.2 光伏并网系统电能特性和电能质量标准

2.3 本章小结

3 光伏并网系统LCL及其改进输出滤波器分析与设计

3.1 逆变器输出谐波特性

3.2 LCL型并网输出滤波器

3.3 LCL-LC型并网输出滤波器

3.4 算例及仿真

3.5 本章小结

4 基于改进滤波器的光伏并网控制策略研究

4.1 光伏并网系统控制策略

4.2 LCL-LC滤波器并网控制策略

4.3 算例及仿真

4.4 本章小结

5 基于LCL-LC滤波器的光伏系统仿真研究

5.1 仿真模型

5.2 仿真结果

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献