具有電能質(zhì)量控制功能的光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究

【摘要】：光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PVPC-photovoltaic grid-connected power conditioner）綜合考慮了清潔能源利用和電網(wǎng)電能質(zhì)量提高，將光伏并網(wǎng)與無功補償、有源濾波控制相結(jié)合，有效地進行光伏發(fā)電、提高供電質(zhì)量并減少功率損耗。國內(nèi)外針對光伏功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究日益增多，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展，我國針對該方面的研究開始較晚，研究效果還不夠理想。本文針對光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行系統(tǒng)研究，特別是系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)。 首先對比分析了光伏并網(wǎng)逆變器與有源濾波器拓撲結(jié)構(gòu)及控制原理上的一致性，將兩種結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一控制應(yīng)用于同時進行光伏并網(wǎng)發(fā)電和無功及諧波補償?shù)膱龊稀夥⒕W(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本文中研究的PVPC系統(tǒng)采用兩級式控制，前級實現(xiàn)直流側(cè)光伏電池最大功率跟蹤并提升輸出電壓值以滿足后級需要；后級采用兩種諧波補償方案實現(xiàn)對電流的跟蹤控制，達到光伏發(fā)電和改善電能質(zhì)量的目的。 其中，在可以直接進行諧波電流檢測的場合應(yīng)用基于瞬時無功功率理論的ip-iq法進行諧波電流檢測，進而獲取含有光伏發(fā)電有功功率的有功電流與諧波電流合成為指令電流進行控制；當位于距離諧波源較遠的逆變器側(cè)時，基于諧波電流檢測的方案將無法實施，這時考慮通過第二種諧波補償方案，即基于公共耦合點(Point ofCommon Coupling, PCC)電壓的方案，諧波電流因為分布式阻抗的緣故將轉(zhuǎn)化為PCC諧波電壓，通過對諧波電壓的檢測，獲取系統(tǒng)的指令電流進行控制；傳統(tǒng)的PI控制無法實現(xiàn)對交流量進行無靜差的控制。為了更好的濾除特定次的諧波并進行無功補償，本文分析比例諧振控制和比例復(fù)數(shù)積分控制并將其應(yīng)用與光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電流跟蹤控制。 本文通過建立光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的Matlab仿真模型，設(shè)計系統(tǒng)參數(shù)，驗證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。為實現(xiàn)進一步驗證，本文設(shè)計了以TMS320F2812為控制核心的實驗平臺，編寫控制程序，通過對實驗結(jié)果分析，表明系統(tǒng)可以在兩種方案下穩(wěn)定工作，性能良好，可以同時實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電和諧波及無功補償。 【關(guān)鍵詞】：逆變器 光伏發(fā)電 有源濾波器 瞬時無功功率 PVPC
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題目的與意義11
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電11-13
• 1.2.1 并網(wǎng)逆變器分類與拓撲結(jié)構(gòu)12
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變器控制12-13
• 1.3 并網(wǎng)電能質(zhì)量改善13-15
• 1.3.1 諧波主要危害13-14
• 1.3.2 諧波治理方法14-15
• 1.4 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究及應(yīng)用15-17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理分析18-24
• 2.1 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)拓撲分析18-20
• 2.1.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與有源濾波器拓撲分析18-19
• 2.1.3 系統(tǒng)合成19-20
• 2.2 系統(tǒng)原理分析20-23
• 2.2.1 PVPC 數(shù)學(xué)模型分析20-21
• 2.2.2 基于向量圖的狀態(tài)分析21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 PVPC 系統(tǒng)控制原理研究24-62
• 3.1 光伏電池特性研究24-31
• 3.1.1 光伏電池基本原理24-26
• 3.1.2 光伏電池輸出特性26-27
• 3.1.3 最大功率跟蹤控制27-30
• 3.1.4 PVPC 系統(tǒng)前級建模與仿真分析30-31
• 3.2 基于負載電流檢測的諧波補償控制31-40
• 3.2.1 諧波補償與無功抑制31-36
• 3.2.2 軟件鎖相環(huán)設(shè)計36-37
• 3.2.3 低通濾波器設(shè)計37-39
• 3.2.4 指令電流合成39-40
• 3.3 基于 PCC 電壓檢測的諧波補償控制40-43
• 3.3.1 諧波補償?shù)幕驹?/span>40-43
• 3.3.2 指令電流合成43
• 3.4 逆變器電流控制43-50
• 3.4.1 比例積分諧振控制44-47
• 3.4.2 比例復(fù)數(shù)積分控制47-50
• 3.5 光伏功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真研究50-60
• 3.5.1 基于 ip-iq法的光伏功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究50-55
• 3.5.2 基于 PCC 電壓法的光伏功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究55-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 第4章 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗平臺設(shè)計62-68
• 4.1 硬件平臺設(shè)計62-66
• 4.1.1 主電路設(shè)計62-63
• 4.1.2 驅(qū)動電路63-64
• 4.1.3 采樣電路設(shè)計64-65
• 4.1.4 實驗平臺展示65-66
• 4.2 軟件及程序設(shè)計66
• 4.3 本章小結(jié)66-68
• 第5章 實驗結(jié)果與分析68-78
• 5.1 逆變器開環(huán)實驗68
• 5.2 逆變器并網(wǎng)實驗68-69
• 5.3 基于負載電流檢測的系統(tǒng)方案實驗69-74
• 5.3.1 有源濾波器實驗69-73
• 5.3.2 基于 ip-iq法的光伏功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)73-74
• 5.4 基于 PCC 電壓法的系統(tǒng)方案實驗74-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻79-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果84-85
• 致謝85-86
• 作者簡介86

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