基于LCL濾波的光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究

【摘要】：大容量的并網(wǎng)發(fā)電是未來光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢,對于功率等級較高的并網(wǎng)逆變器,傳統(tǒng)的電感濾波已不能滿足入網(wǎng)電流諧波標準的要求,而LCL濾波結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),為并網(wǎng)逆變器的輸出濾波提供了一種新的思路,本文即在LCL濾波結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對逆變器的并網(wǎng)控制技術(shù)進行了相關(guān)研究。 首先從單相LCL濾波器輸入電壓對輸出電流的傳遞函數(shù)著手,分析了LCL濾波器在提升逆變器輸出濾波性能的同時,也不可避免地會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的諧振,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和并網(wǎng)電流的波形品質(zhì)。為了抑制系統(tǒng)諧振,提出在濾波器回路中增加阻尼電阻的無源阻尼方案；針對無源阻尼方案會帶來額外功率損耗的問題,構(gòu)思采用控制算法等效地替代實際的阻尼電阻,即有源阻尼法的思想；在逆變器的并網(wǎng)控制上,采用虛擬磁鏈定向方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓定向,以期獲得精準的定向精度,并采用直接功率閉環(huán)控制逆變器的并網(wǎng)輸出,省略了繁雜的坐標變換及解耦控制過程,實現(xiàn)了并網(wǎng)的快速跟蹤響應(yīng)。 在理論分析的基礎(chǔ)上,搭建了相應(yīng)的仿真平臺,對所研究內(nèi)容進行了仿真驗證。最后根據(jù)前述內(nèi)容設(shè)計了一臺基于LCL濾波結(jié)構(gòu)的5kW并網(wǎng)逆變器樣機,詳細地給出了主電路參數(shù),元器件選型,控制系統(tǒng)硬件電路及主要程序流程圖,通過試驗研究進一步論證了設(shè)計方案的合理性與先進性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 LCL濾波 虛擬磁鏈 直接功率控制
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-22
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 逆變器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 并網(wǎng)逆變器技術(shù)討論15-20
• 1.3.1 并網(wǎng)逆變器的分類及拓撲結(jié)構(gòu)15-18
• 1.3.2 并網(wǎng)逆變器的控制策略18-19
• 1.3.3 并網(wǎng)逆變器的濾波方式19-20
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容20-22
• 2 LCL濾波的光伏并網(wǎng)逆變器控制策略22-40
• 2.1 LCL濾波的諧振問題22-24
• 2.2 LCL濾波的阻尼控制方案24-29
• 2.2.1 無源阻尼法24-25
• 2.2.2 有源阻尼法25-29
• 2.3 逆變器并網(wǎng)控制策略29-40
• 2.3.1 虛擬磁鏈定向控制29-30
• 2.3.2 直接功率計算方法30-34
• 2.3.3 虛擬磁鏈定向的直接功率控制34-38
• 2.3.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)38-40
• 3 LCL濾波器參數(shù)分析計算40-47
• 3.1 LCL濾波器參數(shù)設(shè)計要求40-43
• 3.1.1 總電感量要求40-41
• 3.1.2 濾波電容要求41
• 3.1.3 諧振頻率要求41-42
• 3.1.4 諧波衰減要求42-43
• 3.2 LCL濾波器參數(shù)計算43-45
• 3.2.1 橋臂側(cè)電感值計算43-44
• 3.2.2 濾波電容值計算44-45
• 3.2.3 網(wǎng)側(cè)電感值計算45
• 3.3 計算參數(shù)的檢驗與校正45-47
• 3.3.1 總電感量檢驗與校正45-46
• 3.3.2 諧振頻率檢驗與校正46-47
• 4 光伏并網(wǎng)逆變器硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)47-59
• 4.1 主電路設(shè)計47-50
• 4.1.1 光伏陣列設(shè)計47-48
• 4.1.2 直流側(cè)濾波電容設(shè)計48-49
• 4.1.3 IPM模塊選型49-50
• 4.2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計50-55
• 4.2.1 DSP控制芯片選型50
• 4.2.2 信號檢測及調(diào)理電路50-53
• 4.2.3 IPM模塊驅(qū)動及接口電路53
• 4.2.4 輔助電源電路53-55
• 4.3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)55-59
• 4.3.1 控制系統(tǒng)主程序55-56
• 4.3.2 捕獲中斷子程序56-57
• 4.3.3 并網(wǎng)子程序57-59
• 5 并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)仿真及實驗59-66
• 5.1 控制系統(tǒng)仿真研究59-61
• 5.2 5kW并網(wǎng)逆變器樣機實驗研究61-66
• 5.2.1 樣機設(shè)計61-64
• 5.2.2 實驗及波形分析64-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文研究總結(jié)66
• 6.2 后續(xù)工作展望66-68
• 參考文獻68-71
• 致謝71-72
• 作者簡介72

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