光伏并网逆变器与并联型有源滤波器的协同控制策略研究

【摘要】：在分布式发电迅速普及的大背景下，实现高质量，有效使用电能的同时，对无功、谐波实施有效、灵活的控制，改善电网电能质量，降低谐波含量，使得光伏系统的应用范围进一步扩大，这对光伏并网发电的发展和电网电压、质量的稳定都具有重要意义。本文以非隔离型并网逆变器为拓扑原型，在完成常规并网发电的基础上，基于有源滤波及瞬时无功功率的理论支持，研究光伏系统精确的有功、无功控制，无功补偿及谐波抑制的协同控制策略。 本文首先研究了非隔离型并网逆变器以及并联型有源电力滤波器的拓扑结构，重点研究了并联型有源电力滤波器与并网逆变器控制策略的异同。为协同控制系统重新设计了交流侧滤波电感，并讨论了直流侧储能电容小容量化的设计方法。 详细研究了光伏并网逆变系统的有功无功解耦控制原理，包括并网控制策略的研究、直流侧储能装置的研究以及逆变电路调制方式的研究。通过PSIM建模仿真分析详细验证了所研究的并网控制策略、直流侧补偿控制以及全桥逆变的混合调制方式。 研究了一种基于单相变换的瞬时无功功率理论的谐波检测方法，设计了二阶巴特沃斯低通滤波器。在光伏并网逆变器的仿真模型上，研究LCL输出滤波电感及高通滤波器对谐波抑制效果的影响。 在光伏并网逆变器实现无功谐波电流检测及无功控制的基础上，提出一种并网逆变器与有源电力滤波器协同运行的控制策略，系统仿真结果证明了该策略的可行性。最后，在基于DSP+ARM双核控制的3kW非隔离型并网逆变器的实验平台上，进行协同控制策略的软硬件调试，给出相应的实验结果，验证协同控制策略的合理性和可靠性。 【关键词】：光伏并网 有源滤波 无功补偿 谐波抑制 协同控制 混合调制
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TN713.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题的提出背景及意义11-12
• 1.2 国内外光伏发电概述12-15
• 1.2.1 国外光伏发电的发展12-13
• 1.2.2 国内光伏发电现状13-14
• 1.2.3 光伏并网发电技术的研究现状14-15
• 1.3 并网发电与有源滤波的结合15-17
• 1.3.1 有源电力滤波器15-16
• 1.3.2 光伏发电与有源滤波的协同控制16-17
• 1.4 论文的主要工作17-19
• 第二章 光伏并网与有源滤波协同控制的理论研究19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 非隔离型并网逆变器19-23
• 2.2.1 非隔离型并网逆变器的拓扑电路分析19-22
• 2.2.2 单相并网逆变器的工作原理分析22-23
• 2.3 并联型有源电力滤波器23-26
• 2.3.1 有源电力滤波器的主电路结构分析23-25
• 2.3.2 并联型有源滤波器的工作原理25-26
• 2.4 协同控制及其关键元件设计26-30
• 2.4.1 协同控制的工作原理26-28
• 2.4.2 输出滤波电感的设计28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 光伏并网的功率解耦控制31-59
• 3.1 引言31
• 3.2 基于电流闭环的并网控制策略31-42
• 3.2.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制31-33
• 3.2.2 并网逆变器的控制算法33-36
• 3.2.3 光伏并网系统的 PSIM 仿真分析36-42
• 3.3 逆变电路混合调制方式的研究42-52
• 3.3.1 单极性与双极性调制的对比分析42-45
• 3.3.2 单极性调制电流过零点畸变分析45-49
• 3.3.3 混合调制方式的仿真49-52
• 3.4 直流侧储能装置的研究52-57
• 3.4.1 直流侧功率解耦原理52-54
• 3.4.2 基于 Boost-Buck 的电流补偿装置仿真54-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第四章 单相并网逆变器的有源滤波控制59-78
• 4.1 引言59
• 4.2 谐波电流的检测方法59-62
• 4.2.1 常用的谐波检测方法59-60
• 4.2.2 一种基于单相变换的 iq-ip谐波电流检测方法60-62
• 4.3 滤波器的设计62-66
• 4.3.1 数字低通滤波器62-65
• 4.3.2 模拟高通滤波器65-66
• 4.4 直流侧电压的控制66-68
• 4.5 并联型有源滤波器的仿真68-77
• 4.5.1 谐波及无功电流的检测68-70
• 4.5.2 谐波抑制及无功补偿70-77
• 4.6 本章小结77-78
• 第五章 协同控制的实验结果分析78-95
• 5.1 引言78
• 5.2 协同控制系统的 PSIM 仿真78-79
• 5.3 系统的软硬件设计79-83
• 5.4 光伏并网系统的有功和无功控制实验83-93
• 5.4.1 光伏并网逆变器的有功控制83-86
• 5.4.2 光伏并网逆变器的无功控制86-93
• 5.5 光伏并网系统的有源滤波控制实验93
• 5.6 本章小结93-95
• 结论95-96
• 参考文献96-100
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果100-101
• 致谢101-102
• 附件102

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