光伏并网逆变器的LCL滤波器参数优化研究

【摘要】：随着传统能源储量不足、化石能源大量消耗带来的日益严重的环境问题,人们开始意识到发展可再生能源的重要性。太阳能因其丰富的储量和众多无法比拟的优势,受到了人们的广泛关注。在光伏发电系统中,作为核心部件的LCL滤波器必然成为人们研究的热点。本文以三相光伏并网逆变器中的LCL滤波器为研究对象,针对LCL滤波器的参数优化问题,进行了深入研究。(1)三相光伏并网逆变器数学模型的建立。首先本文采用电压源型逆变器,然后在对比分析了L型、LC型和LCL型三种输出滤波器结构的基础上,综合考虑其滤波效果、成本等因素,选择LCL型滤波器为本文的主要研究对象,最终在两相旋转坐标系下建立LCL型光伏并网逆变器的数学模型。(2)对三相并网逆变器中LCL滤波器的分析。首先分析了LCL滤波器的设计原则及其谐振抑制方法,然后针对LCL滤波器参数设计方法中存在的设计过程复杂、计算量大、约束条件难以满足等问题,提出了用量子粒子群算法优化LCL滤波器的参数。(3)仿真实验验证。首先在MATLAB环境中搭建了基于LCL滤波器的三相并网逆变系统的仿真模型,然后分别用粒子群算法和量子粒子群对LCL滤波器参数进行优化并作对比分析,再将已优化的LCL滤波器用于三相并网逆变系统,为了进一步说明量子粒子群的高效性,将传统设计方法得到的LCL滤波器参数作为对比,分别从谐波抑制效果、滤波性能等方面进一步分析了各自的优化情况,实验结果表明量子粒子群算法无论从可行性还是高效性方面都优于粒子群算法和传统设计方法。 【关键词】：LCL滤波器 参数优化 量子粒子群算法 三相光伏并网逆变器
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景概论8-11
• 1.1.1 太阳能光伏概论8-9
• 1.1.2 国内外太阳能光伏产业的发展状况9-11
• 1.2 光伏并网逆变器技术11-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器的分类11-14
• 1.2.2 光伏并网逆变器的控制策略14-15
• 1.3 谐波污染问题15-16
• 1.4 研究内容与章节安排16-18
• 第二章 LCL型并网逆器的建模与分析18-30
• 2.1 三相并网逆变器主电路拓扑结构18-19
• 2.1.1 电流源型逆变器18
• 2.1.2 电压源型逆变器18-19
• 2.2 三相逆变器输出滤波器结构19-22
• 2.2.1 L型滤波器19-20
• 2.2.2 LC型滤波器20-21
• 2.2.3 LCL型滤波器21-22
• 2.3 LCL型并网逆变器数学模型的建立22-28
• 2.3.1 三相静止坐标系下的数学模型23-25
• 2.3.2 两相旋转坐标系下的数学模型25-28
• 2.4 本章总结28-30
• 第三章 光伏并网逆变器中LCL滤波器的分析30-39
• 3.1 LCL滤波器的谐振抑制方法30-35
• 3.1.1 无源阻尼法30-32
• 3.1.2 有源阻尼法32-35
• 3.2 LCL滤波器的设计原则35
• 3.3 LCL滤波器参数的传统设计方法35-38
• 3.3.1 确定总电感量L_T的取值范围36
• 3.3.2 确定滤波电容C_f的范围36
• 3.3.3 电感L_f与L_g的选取36-37
• 3.3.4 谐振频率的约束37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 基于量子粒子群算法的LCL滤波器参数优化39-55
• 4.1 粒子群算法39-42
• 4.1.1 粒子群算法概述39-40
• 4.1.2 粒子群算法的参数分析40-41
• 4.1.3 粒子群算法流程41-42
• 4.2 量子粒子群算法42-45
• 4.2.1 量子粒子群算法的基本思想43-44
• 4.2.2 量子粒子群算法流程44-45
• 4.3 基于量子粒子群算法的LCL滤波器参数优化45-47
• 4.3.1 粒子的确定45
• 4.3.2 适应度函数的建立45-46
• 4.3.3 约束条件46
• 4.3.4 QPSO优化LCL滤波器参数的流程46-47
• 4.4 仿真实验47-54
• 4.4.1 LCL滤波器参数优化结果47-50
• 4.4.2 LCL滤波器仿真实验50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果60-61
• 致谢61-63

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