基于有源滤波的光伏并网逆变器关键技术研究

【摘要】：如今各国都面临着严重的能源与环境问题,利用太阳能进行光伏并网发电以其特有的优势成为全世界各国的研究热点。然而,电网中涌现出大量的非线性、冲击性负荷,严重影响着电能质量,有源电力滤波器(简称APF)恰好能有效的解决这一难题。为了更好地融合光伏并网逆变器与并联型APF两种设备的功能,实现其在光伏并网发电的同时有效的改善电网质量,解决光伏并网逆变器在光照条件较差时利用率低的问题,因此,研究拓展光伏并网逆变器具有很重要的意义。本文针对光伏并网逆变器在并网发电过程中设备利用率低下,以及谐波和无功问题,先分别对光伏并网发电系统和并联型有源电力滤波器的结构及工作原理进行了介绍,对这两种设备在结构、功能以及控制等方面进行对比,找出两者的相似性,给出了在同一套光伏并网逆变设备上,实现同时进行光伏发电和有源滤波的整体方案,然后对有源滤波在光伏并网逆变器实现过程中的电流检测和电流跟踪控制技术两个关键环节展开了深入分析和研究。在电流检测合成环节中,选用基于瞬时无功功率理论的p qi?i方法,通过仿真对比分析,在电压波形畸变时该电流检测方法更为准确,并在有功电流pi检测中引入其直流母线电压控制的调节量ipv,有利于系统的直流侧电压稳定。针对并网指令电流过大影响系统正常工作这一问题,采用容量限制的方法来对并网指令电流合成进行控制,进而确保系统能稳定的运行。本文重点研究了电流跟踪控制技术,为了实现更好的电流跟踪控制,结合滞环比较技术和电压空间矢量(SVPWM)技术各自的优势,提出了一种改进的基于SVPWM的双滞环电流控制策略,以实现快速选择输出最优电压矢量控制开关管的通断,使电流误差被限定在内滞环环宽范围内,降低开关频率,并同时提高系统对补偿电流的快速响应,有效的提升系统整体运行效率。最后,在MATLAB/Simulink中构建出基于有源滤波的光伏并网逆变器系统的仿真模型,并进行仿真分析,其仿真结果表明系统结构及关键性控制策略是有效可行的。 【关键词】：光伏并网逆变器 有源滤波 ip-iq检测 容量限制 SVPWM双滞环控制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 引言9-21
• 1.1 光伏并网发电技术概述9-14
• 1.1.1 光伏发电系统分类9-11
• 1.1.2 光伏发电技术国内外发展现状11-13
• 1.1.3 逆变器的并网要求13-14
• 1.2 有源电力滤波器的发展概述14-16
• 1.2.1 谐波与无功的产生及其危害14-15
• 1.2.2 有源电力滤波器APF的发展现状及前景15-16
• 1.3 电流检测和跟踪控制技术概述16-20
• 1.3.1 常用的电流检测技术16-17
• 1.3.2 常用的电流跟踪控制技术17-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-21
• 第2章 光伏并网逆变器原理分析及总体方案选择21-30
• 2.1 三相光伏并网逆变器结构及其原理21-22
• 2.2 三相光伏并网逆变器中有源滤波功能的实现22-25
• 2.2.1 APF的工作原理22-23
• 2.2.2 光伏并网逆变器与有源电力滤波器的统一控制23-25
• 2.3 总体方案选择25-29
• 2.3.1 功率开关器件及开关频率的选取26-27
• 2.3.2 直流侧电压及稳压电容值的确定27-28
• 2.3.3 滤波电路参数设定28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 电流检测及并网指令电流合成技术研究30-45
• 3.1 基于三相瞬时无功功率理论的电流检测法30-37
• 3.1.1 三相瞬时无功功率理论30-32
• 3.1.2 p-q和ip-iq电流检测法32-33
• 3.1.3 电压畸变时的对比分析33-36
• 3.1.4 数字低通滤波器设计36-37
• 3.2 电流检测方法及其仿真37-41
• 3.3 基于容量限制的并网指令电流合成控制41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 电流跟踪控制环节策略的分析与改进45-59
• 4.1 系统控制原理及其空间矢量模型45-49
• 4.2 基于SVPWM的滞环电流控制策略研究49-56
• 4.2.1 基于SVPWM的单滞环电流控制策略49-52
• 4.2.2 基于SVPWM的改进型双滞环电流控制策略52-53
• 4.2.3 参考电压矢量、误差电流矢量的区域判定53-55
• 4.2.4 空间电压矢量的逻辑运算55-56
• 4.3 直流侧电压控制56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 光伏并网逆变器有源滤波系统仿真分析59-65
• 5.1 系统仿真模型的建立59-61
• 5.2 并网指令电流控制仿真分析61-62
• 5.3 有源滤波功能仿真分析62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 后续改进展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录I 攻读硕士学位期间发表的学术论文71

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