光伏并網(wǎng)發(fā)電中輸出濾波器的研究

【摘要】：人類逐漸重視環(huán)境污染和石化資源短問題,由于太陽能光伏發(fā)電具有清潔、儲備量大等優(yōu)點被廣泛關(guān)注。針對光伏發(fā)電帶來的諧波污染電網(wǎng)的問題,本文研究了光伏并網(wǎng)輸出濾波器,將LCL濾波器、LLCL濾波器應(yīng)用到輸出濾波器中,對比分析,減少電網(wǎng)電流的諧波含量和對電網(wǎng)的污染。 針對非線性負載污染電網(wǎng),采用帶LLCL的有源電力濾波器,結(jié)合直流電壓反饋和負載基波電流前饋的復(fù)合控制算法,實現(xiàn)了補償無功電流、諧波電流的目的,然后M atlab/S imulink對本文設(shè)計的控制算法進行建模仿真,最終實現(xiàn)了最大功率跟蹤和并網(wǎng)控制。 首先,建立帶L、LC、LCL逆變器的數(shù)學(xué)模型,為控制系統(tǒng)做了理論基礎(chǔ)。分析了LCL濾波器參數(shù)的限制條件,主要從其性能指標(biāo)分析,包括逆變器側(cè)電感紋波抑制能力、濾波電容和網(wǎng)側(cè)電感抑制高頻諧波的能力、逆變器電感和網(wǎng)側(cè)電感比例關(guān)系對濾波性能的影響、電網(wǎng)電感對濾波器的影響。并給出了設(shè)計參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn),最后確定參數(shù)。 其次,研究了LCL濾波器的性能指標(biāo)對濾波器的影響,設(shè)計帶有LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法,采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制算法,詳細介紹了鎖相環(huán)的功能,并與相同電感量的單電感L濾波器對比,電網(wǎng)電流諧波含量大大減少。同時本章提出了一種新型拓撲即LLCL濾波器,應(yīng)用在光伏并網(wǎng)逆變器中,采用的電感更小,開關(guān)頻率處諧波更小,然后仿真驗證了理論的正確性。 最后,在光伏發(fā)電系統(tǒng)中在光照不足或溫度不適宜的情況下,不能向電網(wǎng)輸出有功,為了提高光伏系統(tǒng)的利用率,要求其具有補償電流的功能,補償非線性負載引入電網(wǎng)的無功電流、諧波電流。首先研究了pq法和ip-iq。法檢測無功電流、諧波電流,并采用Pq法進行仿真,采用基于pq理論直流電壓反饋和負載基波電流前饋的復(fù)合控制算法。通過對帶有LLCL有源電力濾波器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和傳統(tǒng)單L有源電力濾波器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真對比,得到帶有LLCL有源電力濾波器的控制效果更好,并且當(dāng)電網(wǎng)電壓畸變時,LLCL-APF補償電流效果良好。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 LLCL濾波器 有源電力濾波器
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TM464;TN713
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及意義11-12
• 1.2 課題研究意義12-13
• 1.3 光伏輸出濾波器研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 LCL濾波器和LLCL濾波器研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 有源電力濾波器研究現(xiàn)狀14
• 1.4 本文主要做的工作14-16
• 第2章 帶輸出濾波器的三相光伏逆變器數(shù)學(xué)模型16-28
• 2.1 諧波的危害及抑制標(biāo)準(zhǔn)16-17
• 2.2 基于L濾波器的光伏逆變器數(shù)學(xué)模型17-22
• 2.3 基于LC濾波器的光伏逆變器數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.4 基于LCL濾波器的光伏逆變器數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 光伏并網(wǎng)輸出濾波器LCL的研究分析28-45
• 3.1 LCL濾波器性能指標(biāo)28-33
• 3.1.1 逆變器側(cè)電感紋波電流抑制28-29
• 3.1.2 電網(wǎng)側(cè)電感和濾波電容高頻抑制29-30
• 3.1.3 系統(tǒng)雙端電感比例的影響30-31
• 3.1.4 諧振頻率對濾波電容支路阻尼的影響31-32
• 3.1.5 電網(wǎng)電感的影響32-33
• 3.2 輸出濾波器LCL的設(shè)計33-35
• 3.2.1 LCL型濾波器的原理33-34
• 3.2.2 LCL濾波器參數(shù)的設(shè)置34-35
• 3.3 LCL濾波器的限制條件35-44
• 3.3.1 總電感的限制條件35-36
• 3.3.2 諧振頻率的限制條件36-37
• 3.3.3 變換器側(cè)電感的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)37-39
• 3.3.4 電網(wǎng)側(cè)參數(shù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)39-41
• 3.3.5 阻尼電阻參數(shù)的設(shè)計41-43
• 3.3.6 濾波器參數(shù)的確定43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 帶濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法的研究45-65
• 4.1 帶LCL濾波器光伏并網(wǎng)逆變器控制方法45-55
• 4.1.1 電流內(nèi)環(huán)控制器的分析及電壓前饋控制46-48
• 4.1.2 電流內(nèi)環(huán)PI控制器的設(shè)計48-49
• 4.1.3 電流內(nèi)環(huán)階躍響應(yīng)分析49-50
• 4.1.4 鎖相環(huán)技術(shù)的研究50-52
• 4.1.5 電壓外環(huán)控制器的設(shè)計52-54
• 4.1.6 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系解耦控制54-55
• 4.2 帶LCL濾波器光伏并網(wǎng)逆變器的仿真55-59
• 4.2.1 光伏逆變器仿真分析55-56
• 4.2.2 仿真波形分析56-58
• 4.2.3 單電感與LCL濾波器性能分析58-59
• 4.3 一種新型光伏發(fā)電輸出濾波器LLCL的研究59-64
• 4.3.1 LLCL濾波器的介紹59-61
• 4.3.2 LLCL濾波器的參數(shù)的確定61-62
• 4.3.3 LCL濾波器與LLCL濾波器的仿真對比62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 光伏中帶LLCL有源電力濾波器的研究65-80
• 5.1 基于瞬時無功功率下無功和諧波檢測的研究65-67
• 5.1.1 基于實功率和虛功率算法的檢測65-66
• 5.1.2 基于有功電流和無功電流算法的檢測66-67
• 5.2 三相無功和諧波檢測仿真分析67-68
• 5.2.1 諧波檢測仿真67-68
• 5.2.2 無功和諧波電流檢測68
• 5.3 帶有LLCL有源電力濾波器的研究68-79
• 5.3.1 APF結(jié)構(gòu)68-70
• 5.3.2 APF控制算法研究70-73
• 5.3.3 基于復(fù)合控制算法仿真研究73-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-86
• 碩士學(xué)位期間表的論文86

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