光伏發(fā)電PWM逆變器諧波抑制方法研究

【摘要】：近些年，電力電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，PWM逆變器也廣泛的應(yīng)用到了各種電子裝置中。在帶來節(jié)能、高效的同時，也帶來了日益嚴(yán)重的諧波污染。光伏發(fā)電系統(tǒng)本身的轉(zhuǎn)換效率就比較低，再加上諧波污染，嚴(yán)重的影響著輸出電壓、電流波形的質(zhì)量。為了進一步抑制諧波污染，改善輸出波形的質(zhì)量，已經(jīng)出現(xiàn)了多種抑制諧波的技術(shù)方法。本文以電壓型PWM逆變器為例，在研究其輸出電壓諧波分析的基礎(chǔ)上，對逆變器的多重疊加技術(shù)及特定諧波消除技術(shù)進行了研究。 1、根據(jù)傅里葉級數(shù)理論與PWM技術(shù)原理，以正弦PWM逆變器、隨機頻率PWM逆變器為研究對象，建立了SPWM和PFPWM的Simulink模型進行matlab仿真，并通過調(diào)制深度和載波比的改變進行定性和定量分析，得出了SPWM逆變器和隨機頻率逆變器的諧波分布規(guī)律，為逆變器諧波的抑制提供了依據(jù)。 2、根據(jù)特定消諧技術(shù)的原理建立了單相、三相逆變器輸出電壓波形的數(shù)學(xué)模型，其中特定消諧技術(shù)的核心在于開關(guān)角的求解，該求解方程組是非線性方程組，其求解方法一般選擇牛頓迭代算法，此方法具有很強的局部收斂性，初值的選擇對求解的過程影響很大。本文提出一種新的解決非線性方程組的方法-蟻群算法，通過編程計算并通過改進，獲得了多組開關(guān)角數(shù)據(jù)，通過比較，從而證明蟻群算法不僅具有快速收斂的特性，而且能實現(xiàn)準(zhǔn)確求解。 3、為了得到更高質(zhì)量的正弦波，研究了特定諧波的優(yōu)化策略，通過對開關(guān)角分布規(guī)律的研究與比較，省略窄脈沖的方法可以實現(xiàn)特定諧波的優(yōu)化，這種方法在保證輸出電壓波形的前提下，降低了開關(guān)頻率，減小了損耗。 最后，通過逆變器本身的特點，提出了逆變器組合技術(shù)，逆該技術(shù)主要是逆變器的多重疊加，其基本原理是把兩個或兩個以上完全相同的方波，按一定的相位差疊加起來，使它們的低次諧波相位相差180°而相互抵消，以得到諧波余量較少的階梯波，經(jīng)過小型低通濾波后得到正弦波的輸出，從而實現(xiàn)輸出電壓波形的改善。 【關(guān)鍵詞】：PWM逆變器 諧波分析 特定消諧技術(shù) 蟻群算法
【學(xué)位授予單位】：長安大學(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4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 光伏發(fā)電逆變器的背景與意義9-12
• 1.1.1 光伏逆變器的背景9-11
• 1.1.2 光伏逆變器的意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外PWM逆變器諧波抑制技術(shù)的發(fā)展12-15
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng) PW M 電壓型逆變器的諧波分析17-32
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器介紹17-18
• 2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)PWM控制的基本電路18-20
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)PWM控制的理論基礎(chǔ)20-21
• 2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)PWM電壓型逆變電路的諧波分析21-31
• 2.4.1 單相逆變器輸出電壓的諧波分析21-25
• 2.4.2 三相逆變器輸出電壓的諧波分析25-28
• 2.4.3 隨機頻率逆變器輸出電壓諧波分析28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 諧波消除技術(shù)研究32-60
• 3.1 逆變器的多重疊加技術(shù)32-40
• 3.1.1 單相串聯(lián)多重疊加技術(shù)32-36
• 3.1.2 兩個單相橋式逆變器的串聯(lián)疊加36-38
• 3.1.3 三個單相橋式逆變器的串聯(lián)疊加38-40
• 3.2 特定諧波消除技術(shù)研究40-59
• 3.2.1 消諧數(shù)學(xué)模型的建立40-42
• 3.2.2 牛頓迭代法應(yīng)用于非線性方程組求解42-46
• 3.2.3 蟻群算法46-53
• 3.2.4 蟻群算法應(yīng)用于非線性方程組求解53-55
• 3.2.5 實驗結(jié)果和仿真分析55-59
• 3.3 本章小結(jié)59-60
• 第四章 諧波消除技術(shù)的優(yōu)化60-67
• 4.1 目標(biāo)函數(shù)及尋優(yōu)的約束條件60-61
• 4.2 諧波優(yōu)化方法研究61-65
• 4.2.1 省略開關(guān)角對61-63
• 4.2.2 忽略窄脈沖63-65
• 4.3 仿真分析65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 結(jié)論67
• 5.2 展望67-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72

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