基于有源濾波的光伏并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】：如今各國都面臨著嚴(yán)重的能源與環(huán)境問題,利用太陽能進行光伏并網(wǎng)發(fā)電以其特有的優(yōu)勢成為全世界各國的研究熱點。然而,電網(wǎng)中涌現(xiàn)出大量的非線性、沖擊性負荷,嚴(yán)重影響著電能質(zhì)量,有源電力濾波器(簡稱APF)恰好能有效的解決這一難題。為了更好地融合光伏并網(wǎng)逆變器與并聯(lián)型APF兩種設(shè)備的功能,實現(xiàn)其在光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時有效的改善電網(wǎng)質(zhì)量,解決光伏并網(wǎng)逆變器在光照條件較差時利用率低的問題,因此,研究拓展光伏并網(wǎng)逆變器具有很重要的意義。本文針對光伏并網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)發(fā)電過程中設(shè)備利用率低下,以及諧波和無功問題,先分別對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)及工作原理進行了介紹,對這兩種設(shè)備在結(jié)構(gòu)、功能以及控制等方面進行對比,找出兩者的相似性,給出了在同一套光伏并網(wǎng)逆變設(shè)備上,實現(xiàn)同時進行光伏發(fā)電和有源濾波的整體方案,然后對有源濾波在光伏并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)過程中的電流檢測和電流跟蹤控制技術(shù)兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開了深入分析和研究。在電流檢測合成環(huán)節(jié)中,選用基于瞬時無功功率理論的p qi?i方法,通過仿真對比分析,在電壓波形畸變時該電流檢測方法更為準(zhǔn)確,并在有功電流pi檢測中引入其直流母線電壓控制的調(diào)節(jié)量ipv,有利于系統(tǒng)的直流側(cè)電壓穩(wěn)定。針對并網(wǎng)指令電流過大影響系統(tǒng)正常工作這一問題,采用容量限制的方法來對并網(wǎng)指令電流合成進行控制,進而確保系統(tǒng)能穩(wěn)定的運行。本文重點研究了電流跟蹤控制技術(shù),為了實現(xiàn)更好的電流跟蹤控制,結(jié)合滯環(huán)比較技術(shù)和電壓空間矢量(SVPWM)技術(shù)各自的優(yōu)勢,提出了一種改進的基于SVPWM的雙滯環(huán)電流控制策略,以實現(xiàn)快速選擇輸出最優(yōu)電壓矢量控制開關(guān)管的通斷,使電流誤差被限定在內(nèi)滯環(huán)環(huán)寬范圍內(nèi),降低開關(guān)頻率,并同時提高系統(tǒng)對補償電流的快速響應(yīng),有效的提升系統(tǒng)整體運行效率。最后,在MATLAB/Simulink中構(gòu)建出基于有源濾波的光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的仿真模型,并進行仿真分析,其仿真結(jié)果表明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵性控制策略是有效可行的。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 有源濾波 ip-iq檢測 容量限制 SVPWM雙滯環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 第1章 引言9-21
• 1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)概述9-14
• 1.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類9-11
• 1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 逆變器的并網(wǎng)要求13-14
• 1.2 有源電力濾波器的發(fā)展概述14-16
• 1.2.1 諧波與無功的產(chǎn)生及其危害14-15
• 1.2.2 有源電力濾波器APF的發(fā)展現(xiàn)狀及前景15-16
• 1.3 電流檢測和跟蹤控制技術(shù)概述16-20
• 1.3.1 常用的電流檢測技術(shù)16-17
• 1.3.2 常用的電流跟蹤控制技術(shù)17-20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容20-21
• 第2章 光伏并網(wǎng)逆變器原理分析及總體方案選擇21-30
• 2.1 三相光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及其原理21-22
• 2.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器中有源濾波功能的實現(xiàn)22-25
• 2.2.1 APF的工作原理22-23
• 2.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器與有源電力濾波器的統(tǒng)一控制23-25
• 2.3 總體方案選擇25-29
• 2.3.1 功率開關(guān)器件及開關(guān)頻率的選取26-27
• 2.3.2 直流側(cè)電壓及穩(wěn)壓電容值的確定27-28
• 2.3.3 濾波電路參數(shù)設(shè)定28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 電流檢測及并網(wǎng)指令電流合成技術(shù)研究30-45
• 3.1 基于三相瞬時無功功率理論的電流檢測法30-37
• 3.1.1 三相瞬時無功功率理論30-32
• 3.1.2 p-q和ip-iq電流檢測法32-33
• 3.1.3 電壓畸變時的對比分析33-36
• 3.1.4 數(shù)字低通濾波器設(shè)計36-37
• 3.2 電流檢測方法及其仿真37-41
• 3.3 基于容量限制的并網(wǎng)指令電流合成控制41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 電流跟蹤控制環(huán)節(jié)策略的分析與改進45-59
• 4.1 系統(tǒng)控制原理及其空間矢量模型45-49
• 4.2 基于SVPWM的滯環(huán)電流控制策略研究49-56
• 4.2.1 基于SVPWM的單滯環(huán)電流控制策略49-52
• 4.2.2 基于SVPWM的改進型雙滯環(huán)電流控制策略52-53
• 4.2.3 參考電壓矢量、誤差電流矢量的區(qū)域判定53-55
• 4.2.4 空間電壓矢量的邏輯運算55-56
• 4.3 直流側(cè)電壓控制56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 光伏并網(wǎng)逆變器有源濾波系統(tǒng)仿真分析59-65
• 5.1 系統(tǒng)仿真模型的建立59-61
• 5.2 并網(wǎng)指令電流控制仿真分析61-62
• 5.3 有源濾波功能仿真分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 后續(xù)改進展望66-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 附錄I 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71

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