具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的并聯(lián)型有源電力濾波器的控制策略研究

【摘要】：在當(dāng)今石油、煤碳等能源短缺的情況下,太陽能作為一種取之不盡,用之不竭的清潔環(huán)保能源逐步成為新能源的研究主體。太陽能光伏發(fā)電具有能源質(zhì)量高、安全可靠、無噪聲、建設(shè)周期短等優(yōu)勢。但一直以來,受限于光電轉(zhuǎn)換效率、成本以及系統(tǒng)并網(wǎng)的嚴(yán)格要求,太陽能發(fā)電仍未達到實用化。在光電變換過程中,由于電力電子器件的開關(guān)動作,將向電網(wǎng)注入大量的諧波分量,從而影響交流電網(wǎng)中電壓、電流波形。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)和并聯(lián)型有源電力濾波器是有效解決上述問題的途徑。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)和并聯(lián)型有源電力濾波器在實際應(yīng)用中同樣面臨一些問題。例如,光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置只能夠在白天工作,夜晚必須切離電網(wǎng),頻繁的投切動作將降低設(shè)備的利用率并影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性；兩者實際應(yīng)用的投入成本較高,不利于工業(yè)實用化。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置和并聯(lián)型有源電力濾波器在工作原理上不同,通過對其結(jié)構(gòu)拓撲和控制策略進行比較、研究,結(jié)果表明具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的并聯(lián)型有源電力濾波器(PVPC)可以在基本不增加系統(tǒng)硬件的條件下,同時實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電和改善電能質(zhì)量兩項功能。此外,通過將光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)和并聯(lián)型有源電力濾波器合并為一套具有多功能的裝置,不僅提高了資源的利用率,減少了成本,而且提高了系統(tǒng)的利用率。本文對PVPC系統(tǒng)的控制策略進行分析研究,提出：諧波檢測環(huán)節(jié),采用基于箕舌線多因子變步長LMS諧波檢測合成方法對光伏并網(wǎng)指令信號進行諧波信號檢測和指令合成,有利于提高檢測準(zhǔn)確度；電流跟蹤控制環(huán)節(jié),采用混沌二進制粒子群優(yōu)化算法對下一時刻并網(wǎng)電流值進行預(yù)測,提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；指令電流跟蹤控制系統(tǒng),采用廣義PI控制嵌入快速重復(fù)控制雙閉環(huán)復(fù)合控制方式,增強控制系統(tǒng)的響應(yīng)能力；光伏轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),采用基于變步長的擾動觀測法對光伏模塊進行最大功率點跟蹤,提高系統(tǒng)處理的快速性和穩(wěn)定性。文章采用Matlab7.0中的Simulink仿真軟件對統(tǒng)一控制系統(tǒng)進行建模,通過分析輸出補償波形,說明控制系統(tǒng)能夠同時實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電和改善電能質(zhì)量,并且電網(wǎng)系統(tǒng)電流畸變率低于5%,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,驗證了系統(tǒng)的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電 并聯(lián)型有源電力濾波器 箕舌線多因子諧波檢測 MPPT 并網(wǎng)指令電流預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN713;TM615
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)概況8-10
• 1.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)狀研究8-9
• 1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景和發(fā)展障礙9-10
• 1.2 有源電力濾波器基礎(chǔ)概況10-14
• 1.2.1 諧波簡介10-13
• 1.2.2 有源電力濾波器的行業(yè)背景和應(yīng)用現(xiàn)狀13
• 1.2.3 有源電力濾波器發(fā)展障礙13-14
• 1.3 課題研究的目的和意義14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 光伏并網(wǎng)發(fā)電與SAPF統(tǒng)一控制理論分析16-24
• 2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與SAPF對比分析16-19
• 2.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)原理與拓撲結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 并聯(lián)型有源電力濾波器原理與拓撲結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和SAPF系統(tǒng)比較分析18-19
• 2.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電與SAPF統(tǒng)一控制原理分析19-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 統(tǒng)一控制系統(tǒng)諧波電流檢測及指令合成算法24-41
• 3.1 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測及指令合成算法24-28
• 3.1.1 瞬時無功功率理論24-26
• 3.1.2 ip-iq諧波檢測及指令合成算法26-27
• 3.1.3 ip-iq諧波檢測及指令合成算法仿真實現(xiàn)27-28
• 3.2 自適應(yīng)噪聲對消技術(shù)28-39
• 3.2.1 自適應(yīng)噪聲對消檢測技術(shù)原理28-29
• 3.2.2 自適應(yīng)諧波電流檢測及指令合成算法29-31
• 3.2.3 基于箕舌線的多因子LMS諧波檢測算法31-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第四章 統(tǒng)一控制系統(tǒng)多控制策略的研究41-61
• 4.1 統(tǒng)一控制系統(tǒng)(PVPC)結(jié)構(gòu)圖41-42
• 4.2 直流側(cè)電壓穩(wěn)定閉環(huán)控制42-43
• 4.3 基于混沌二進制粒子群算法的電流預(yù)測控制43-50
• 4.3.1 粒子群優(yōu)化算法44-46
• 4.3.2 混沌學(xué)和混沌優(yōu)化算法46-47
• 4.3.3 基于混沌二進制粒子群算法的電流預(yù)測控制47-50
• 4.4 高補償精度電流雙閉環(huán)控制策略50-55
• 4.4.1 廣義PI控制50-51
• 4.4.2 重復(fù)控制原理51-54
• 4.4.3 廣義PI控制和快速重復(fù)控制雙閉環(huán)控制策略54-55
• 4.5 最大功率點跟蹤控制(MPPT)55-59
• 4.5.1 傳統(tǒng)擾動觀測法56-58
• 4.5.2 變步長擾動觀測法58-59
• 4.6 孤島效應(yīng)59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第五章 具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的并聯(lián)型有源電力濾波器的建模與仿真分析61-71
• 5.1 SAPF系統(tǒng)的模型建立與各主要環(huán)節(jié)的建模61-67
• 5.1.1 諧波電流檢測及指令合成模塊63-64
• 5.1.2 光伏電池及MPPT的數(shù)學(xué)模型64-66
• 5.1.3 高精度電流控制策略66-67
• 5.2 具有光伏發(fā)電并網(wǎng)功能的并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真結(jié)果分析67-69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷78
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

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