基于準比例諧振控制的三相并網(wǎng)光伏逆變器的研制

【摘要】：世界范圍內(nèi)的能源危機和環(huán)境問題，迫使人類尋找可替代傳統(tǒng)能源的可再生能源。光伏并網(wǎng)發(fā)電是可再生能源中最具商業(yè)應用前景的應用形式之一。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵部件，決定著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和系統(tǒng)效率。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過濾波器接入電網(wǎng)，LCL濾波器中的電容為高頻諧波提供通路，相比L濾波器有更好的濾波效果。因此，本文研究基于LCL濾波的三相光伏逆變器控制技術(shù)，為中大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的三相光伏逆變器的研制打下基礎(chǔ)。本文所做的主要工作包括： 1.針對光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制與無功功率調(diào)節(jié)的要求，設計了具備最大功率跟蹤的光伏逆變器有功功率調(diào)節(jié)單元，以及無功功率調(diào)節(jié)單元，實現(xiàn)了光伏逆變器有功功率與無功功率的獨立控制。2.針對光伏逆變器LCL濾波器存在諧振峰值，本文采用增加電容支路串聯(lián)電阻的方法抑制諧振峰值，詳細地設計了LCL濾波器參數(shù)，推導基于LCL濾波逆變器在abc, αβ,dq坐標軸數(shù)學模型。 3.針對光伏逆變器LCL濾波逆變器在靜止abc、dq坐標軸下各軸的電流之間存在耦合問題，本文在靜止坐標系下加入準PR控制器，給出詳細設計過程，證明了加入控制器后系統(tǒng)穩(wěn)定并具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)效果。 4.針對電網(wǎng)電壓可能出現(xiàn)諧波和不平衡現(xiàn)象，光伏逆變器參考電流將會出現(xiàn)諧波，按照傳統(tǒng)的諧波補償方法，逆變器輸出并網(wǎng)電流不能有效抑制諧波，為此本文設計了一種改進型諧波補償方法，可以有效地抑制參考電流的諧波。 5.在Matlab/Simulink中搭建逆變器仿真模型，并研制10KVA三相光伏逆變器樣機。在理想電網(wǎng)下仿真準PR控制的逆變器，在非理想電網(wǎng)下仿真改進型諧波補償方法。最后進行樣機實驗，給出實驗波形和實驗結(jié)果分析。 仿真結(jié)果表明：本文設計的準PR控制逆變器能實現(xiàn)無誤差跟蹤參考信號，逆變器實現(xiàn)有功、無功功率獨立控制，并網(wǎng)電流具有很好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，設計的諧波補償方法相比傳統(tǒng)的諧波補償有更好的效果。實驗結(jié)果表明本文設計的準PR控制逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)逆變并網(wǎng)功能。 【關(guān)鍵詞】：光伏 逆變器 LCL濾波器 準比例諧控制 諧波補償
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題的背景和意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外逆變器發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外光伏逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)光伏逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 光伏逆變器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 光伏逆變器關(guān)鍵技術(shù)17-31
• 2.1 三相光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介17-20
• 2.2 光伏逆變器關(guān)鍵技術(shù)20-29
• 2.2.1 最大功率跟蹤技術(shù)20-22
• 2.2.2 無功功率調(diào)節(jié)技術(shù)22-23
• 2.2.3 鎖相環(huán)技術(shù)23-25
• 2.2.4 空間矢量調(diào)制技術(shù)25-29
• 2.3 有功無功功率控制方案29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于 LCL 濾波的逆變器數(shù)學模型及濾波設計31-46
• 3.1 LCL 濾波器簡介31-33
• 3.2 基于 LCL 濾波的逆變器數(shù)學模型及控制策略33-39
• 3.2.1 逆變器的數(shù)學模型33-37
• 3.2.2 基于 LCL 濾波的逆變器并網(wǎng)控制策略37-39
• 3.3 LCL 濾波器參數(shù)的設計39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 逆變器準比例諧振控制技術(shù)46-62
• 4.1 準 PR 控制簡介46-51
• 4.2 逆變器準 PR 控制的設計51-55
• 4.3 改進的準 PR 諧波補償設計55-61
• 4.3.1 傳統(tǒng)諧波補償缺點55-58
• 4.3.2 改進型諧波補償58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 仿真分析與樣機實驗62-81
• 5.1 理想電網(wǎng)下控制效果仿真分析62-67
• 5.1.1 穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果64-66
• 5.1.2 動態(tài)仿真效果66-67
• 5.2 非理想電網(wǎng)下諧波補償效果仿真分析67-71
• 5.3 樣機研制71-78
• 5.3.1 主電路設計73-74
• 5.3.2 控制電路設計74-76
• 5.3.3 系統(tǒng)軟件設計76-78
• 5.4 樣機實驗結(jié)果分析78-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-87
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果87-88
• 致謝88-89
• 答辯委員會對論文的評定意見89

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