微网光伏发电系统中谐波的治理研究

【摘要】：随着能源问题和环境问题的日益突出，发展低碳经济、建设生态文明、实现可持续发展，成为人类社会的普遍共识，开发清洁的可再生能源己经成为世界各国经济和社会可持续发展的重要战略。由于光伏并网发电系统具有高环保、低噪声、适用范围广等优点，而备受社会的青睐。本文主要研究微网光伏发电系统中谐波的治理方法，用来提高电网的电能质量。 有源电力滤波装置是治理谐波常用的装置，它弥补了无源滤波器的不足，具有主动、可控、灵活等优点，同时还可以补偿无功。本文在有源电力滤波器的基础上，研究了光伏并网逆变器和并联型有源电力滤波器统一控制策略。主要工作如下： 根据光伏电池的基本工作原理，推导光伏阵列的数学模型并分析其工作特性；根据太阳能电池最大功率跟踪的工作原理，对增量电导法进行改进；分析三相光伏并网逆变器和有源电力滤波器的基本工作原理。 根据三相瞬时无功功率理论，进行ip iq谐波电流检测算法的设计，并在i p iq算法上进行改进；对低通滤波器和直流侧稳压系统进行设计；并搭建p q、i p iq、d q的MATLAB仿真模型。 分析光伏发电并网逆变器与有源电力滤波装置的相同点与不同点，研究并确立这两者的统一控制策略；对谐波电流检测信号和并网电流信号的合成算法进行设计；在光伏并网PQ控制策略的基础上，研究带APF功能的并网逆变器的控制策略，并对主电路的参数进行设计。搭建有源电力滤波系统、光伏并网发电系统、及统一控制系统的MATLAB仿真模型，进行仿真分析。 【关键词】：光伏并网发电 谐波治理 有源电力滤波器 统一控制 MATLAB
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 光伏发电的研究现状及前景9-10
• 1.2 谐波的产生及危害、抑制方法和国家标准10-14
• 1.2.1 谐波的产生及危害10-11
• 1.2.2 谐波抑制方法11-12
• 1.2.3 当前国家标准12-14
• 1.3 有源电力滤波器发展现状和趋势14-15
• 1.4 课题研究目的和论文主要内容15-17
• 1.4.1 课题研究目的15-16
• 1.4.2 论文主要内容16-17
• 第2章 光伏并网发电系统和 APF 概述17-33
• 2.1 光伏发电系统的分类17
• 2.2 光伏组件选型及设计17-21
• 2.3 最大功率点跟踪算法及其改进21-25
• 2.3.1 恒压跟踪法21-22
• 2.3.2 扰动观察法22-23
• 2.3.3 增量电导法23-24
• 2.3.4 改进型最大功率跟踪法24-25
• 2.4 三相光伏并网逆变器25-30
• 2.4.1 三相电压型逆变器的拓扑及原理概述26-27
• 2.4.2 光伏并网逆变器的数学模型27-30
• 2.5 有源电力滤波器概述30-32
• 2.5.1 APF 的分类30-31
• 2.5.2 APF 的工作原理31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 谐波电流检测和低通滤波器的设计33-47
• 3.1 谐波电流检测算法33-37
• 3.1.1 三相瞬时无功功率理论33-35
• 3.1.2 谐波电流检测算法设计35-37
• 3.2 低通滤波器的设计37-38
• 3.3 直流侧电压控制的设计38-39
• 3.4 谐波检测算法仿真39-46
• 3.4.1 p-q 谐波检测算法仿真39-41
• 3.4.2 ip-iq检测算法仿真41-44
• 3.4.3 d-q 谐波电流检测仿真44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 光伏并网逆变器与 APF 的统一控制研究47-60
• 4.1 光伏并网逆变器与 APF 相同点分析47-48
• 4.2 带 APF 功能的光伏并网发电系统设计48-57
• 4.2.1 统一控制系统中的谐波检测和并网指令合成算法49-50
• 4.2.2 光伏并网逆变器的 PQ 控制设计50-55
• 4.2.3 带 APF 功能的并网逆变器的控制系统设计55-57
• 4.3 带 APF 功能的三相并网逆变器主电路参数设计57-59
• 4.3.1 交流侧电感值设计57-59
• 4.3.2 负载交流侧电感值的设计59
• 4.3.3 开关器件工作频率的设计59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 光伏并网逆变器和 APF 统一控制仿真60-73
• 5.1 光伏并网发电系统建模与仿真60-63
• 5.1.1 逆变器向电网输出纯有功功率61-62
• 5.1.2 逆变器向电网既输出有功功率也输出无功功率62-63
• 5.2 有源电力滤波器的建模与仿真63-66
• 5.3 APF 与光伏逆变器统一控制的建模与仿真66-72
• 5.3.1 逆变器向电网提供有功并补偿负载产生的谐波电流67-69
• 5.3.2 逆变器提供有功和无功并补偿负载产生的谐波电流69-70
• 5.3.3 负荷突变仿真70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 附录79-80
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

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