具有APF功能的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器研究

【摘要】：太陽(yáng)能具有取之不盡，綠色無(wú)污染的特性，使其成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展急需且適合的新能源。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為并網(wǎng)電能，是有效的能源轉(zhuǎn)換手段。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)有隔離型和非隔離型之分。隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)包含變壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)和太陽(yáng)能電池板的隔離，保護(hù)人身和設(shè)備安全，但是變壓器體積大、重量重、成本高，而且使得光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的整體效率低。非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)消除了隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的大體積、大重量和低效率的缺點(diǎn)，但是卻會(huì)帶來(lái)共模電流，危害人身和設(shè)備安全。研究能夠消除或者抑制共模電流產(chǎn)生的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是光伏系統(tǒng)的發(fā)展方向。 隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的電力電子設(shè)備開(kāi)始在工廠和個(gè)人家庭里使用，這在方便人們工作和生活的同時(shí)，也為電網(wǎng)帶來(lái)了更多諧波，危害電網(wǎng)和設(shè)備的安全使用。有源電力濾波器是有效的諧波抑制手段，它相比無(wú)源濾波器具有主動(dòng)、可控、靈活的特點(diǎn)。但是其具有一次性投入成本過(guò)高的缺點(diǎn)，使得它的推廣被限制。 本文首先介紹了光伏發(fā)電技術(shù)和有源濾波技術(shù)的研究現(xiàn)狀。分析了非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)共模電流產(chǎn)生的原因，對(duì)幾種常用的非隔離型光伏并網(wǎng)拓?fù)湟种乒材ｋ娏鞯脑磉M(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上研究了新型H6非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理，分析了其共模電流與電路參數(shù)和開(kāi)關(guān)頻率的關(guān)系，為同是使用開(kāi)關(guān)管寄生二極管鉗位的非隔離型拓?fù)涞碾娐吩O(shè)計(jì)提供了理論分析，然后設(shè)計(jì)了H6逆變器的電路參數(shù)，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)理論的正確性和H6拓?fù)湟种乒材ｋ娏鞯挠行赃M(jìn)行了驗(yàn)證。在H6的基礎(chǔ)上又研究了H7拓?fù)?，H7拓?fù)淅弥绷鱾?cè)電容進(jìn)行鉗位，能夠更好的抑制共模電流的產(chǎn)生，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。 其次，分析了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和有源電力濾波器的相似性，介紹了兩者能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合的理論基礎(chǔ)。在兩者的結(jié)合系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有源電力濾波功能的關(guān)鍵技術(shù)之一在于如何檢測(cè)諧波，總結(jié)了常用的單相APF諧波檢測(cè)方法，研究了一種帶鎖相環(huán)的基于瞬時(shí)功率理論的ip-iq諧波檢測(cè)技術(shù)，保證了在電網(wǎng)電壓畸變的情況下仍然能夠快速有效的檢測(cè)出負(fù)載電流中的諧波分量和無(wú)功分量。 最后，研究了基于H6拓?fù)涞木哂蠥PF功能的光伏并網(wǎng)逆變器的統(tǒng)一控制策略。出于經(jīng)濟(jì)考慮，控制策略以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸光伏陣列輸出能量為主，根據(jù)變換器剩余的容量動(dòng)態(tài)的調(diào)整諧波補(bǔ)償分量的大小。設(shè)計(jì)了電流和電壓控制器。利用matlab進(jìn)行了電路建模，驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。 【關(guān)鍵詞】：非隔離光伏并網(wǎng)系統(tǒng) 共模電流 有源電力濾波器 瞬時(shí)功率理論 諧振控制
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題的研究意義8
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)8-14
• 1.2.1 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展及現(xiàn)狀10-14
• 1.3 有源電力濾波器的發(fā)展及現(xiàn)狀14-15
• 1.4 具有 APF 功能的光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展及現(xiàn)狀15-16
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 H6 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器分析17-37
• 2.1 非隔離光伏并網(wǎng)逆變器共模電流分析17-19
• 2.1.1 分布電容的產(chǎn)生及作用17-18
• 2.1.2 共模電壓和共模電流分析18-19
• 2.2 新型 H6 拓?fù)浼捌涔ぷ髟?/span>19-24
• 2.3 H6 型拓?fù)涔材ｋ娏黝l譜分析24-27
• 2.3.1 H6 拓?fù)涞墓材５刃Ｐ?/span>24-25
• 2.3.2 H6 拓?fù)涞墓材ｋ娏黝l譜分析25-27
• 2.4 H6 型拓?fù)渑c幾種非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的比較27-28
• 2.5 H6 拓?fù)涞膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證28-32
• 2.5.1 H6 拓?fù)涞臉訖C(jī)總體結(jié)構(gòu)28-29
• 2.5.2 H6 拓?fù)涞臉訖C(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)及開(kāi)關(guān)管的選取29-30
• 2.5.3 H6 拓?fù)涞臉訖C(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果30-32
• 2.6 新型 H7 拓?fù)?/span>32-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第三章 統(tǒng)一控制的理論基礎(chǔ)和單相 APF 諧波檢測(cè)方法37-50
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器與 APF 統(tǒng)一控制的理論基礎(chǔ)37-40
• 3.1.1 光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理37-38
• 3.1.2 APF 工作原理38-39
• 3.1.3 APF 與光伏并網(wǎng)逆變器的可結(jié)合性研究39-40
• 3.2 單相 APF 諧波檢測(cè)方法40-45
• 3.2.1 基于 Fryze 時(shí)域分析的電流檢測(cè)方法40-41
• 3.2.2 基于快速傅立葉變換的諧波電流檢測(cè)法41-42
• 3.2.3 基于瞬時(shí)功率理論的諧波電流檢測(cè)算法42-45
• 3.3 本文采用的諧波檢測(cè)方法45-46
• 3.4 單相 APF 的 matlab 仿真46-49
• 3.4.1 matlab 仿真模型建立46-47
• 3.4.2 仿真結(jié)果與分析47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于 H6 拓?fù)涞木哂?APF 功能的光伏并網(wǎng)逆變器50-61
• 4.1 具有 APF 功能的光伏并網(wǎng)逆變器工作狀態(tài)50-51
• 4.2 具有 APF 功能的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件電路51-52
• 4.3 具有 APF 功能的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制策略52-57
• 4.3.1 指令電流的合成52-53
• 4.3.2 指令電流的限幅53-55
• 4.3.3 變流器控制器設(shè)計(jì)55-57
• 4.4 系統(tǒng)建模與仿真57-60
• 4.4.1 系統(tǒng)建模58-59
• 4.4.2 仿真結(jié)果與分析59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總論與展望61-63
• 5.1 工作總結(jié)61
• 5.2 工作展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡(jiǎn)介67-68
• 致謝68

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