大功率光伏并网逆变器的谐波抑制及功率控制研究

【摘要】：本文以光伏并网逆变器为研究对象，系统研究了并网逆变器的滤波器设计，有源阻尼法重复控制等控制算法，并通过对光伏电池的太阳能利用率分析，提出了一种基于光伏曲线预测的最大功率点跟踪法此外，对并网逆变器无功补偿也做了一定的研究 在大功率的场合，单电感滤波器难于满足滤波要求，因而研究了LCL滤波器该滤波器在选择较小的电感值时，即可获得很好的滤波特性，降低了系统的成本但是，LCL滤波器参数设计复杂，且存在谐振问题，本文在综合考虑谐振频率滤波器体积成本以及谐波电流衰减率等条件下，提出了一种计算网侧电感的方法此外，引入电容电流反馈的方法，有效地抑制了该滤波器的谐振问题，并克服了无源阻尼带来的发热以及影响滤波特性的缺点 为了更好地满足并网标准对谐波畸变率的要求，研究了将PI控制器以及重复控制器结合的复合控制算法重复控制器能够对电网侧以及死区效应带来的周期性谐波有很好的抑制作用，该复合控制器既拥有PI控制器动态响应好的特点，又保存了重复控制器对周期性谐波很好抑制的优点，能够满足更严格的并网要求此外，考虑到系数N的影响，根据三相坐标变换以及周期性谐波的特点，对重复控制器做出了优化，提出了一种仅对偶次谐波有抑制效果的重复控制器，进一步改善了输出特性 本文从太阳能利用率的角度对扰动观察法进行了分析，为了很好的抑制误判带来的太阳能利用率下降，提出了一种基于光伏曲线变化的最大功率跟踪法，并进一步研究了变步长问题随着光伏并网发电的规模日渐增大，新的并网标准要求光伏并网逆变器有一定的无功补偿能力，基于此，研究了并网逆变器的无功补偿问题 【关键词】：并网逆变器 光伏 滤波器 重复控制 MPPT 无功补偿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 光伏发电的国内外研究现状10
• 1.3 光伏并网逆变器技术简介10-15
• 1.3.1 并网逆变器结构11-12
• 1.3.2 并网逆变器控制技术12-15
• 1.4 课题的主要研究内容15-16
• 第2章 光伏逆变器的模型建立16-20
• 2.1 引言16
• 2.2 旋转坐标系中系统数学模型的建立16-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 滤波器的设计及优化方案20-35
• 3.1 引言20
• 3.2 滤波器的参数计算20-25
• 3.2.1 一般的计算方法20-22
• 3.2.2 滤波器的参数优化方法22-25
• 3.3 谐振峰值的抑制25-32
• 3.4 仿真结果32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 并网逆变器的闭环控制35-48
• 4.1 引言35
• 4.2 电网电压定向的矢量控制35-38
• 4.2.1 矢量控制的基本原理35-36
• 4.2.2 电流控制方案36-38
• 4.3 重复 PI 控制方案38-44
• 4.3.1 重复控制器的基本原理及结构39-41
• 4.3.2 性能分析41-42
• 4.3.3 偶次谐波的重复控制器42-44
• 4.4 仿真和实验结果44-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 最大功率点跟踪及无功补偿48-59
• 5.1 引言48
• 5.2 光伏电池的最大功率点跟踪48-51
• 5.2.1 光伏曲线特性以及 MPPT 法48-49
• 5.2.2 扰动观察法的太阳能利用率分析49-51
• 5.3 基于光伏曲线变化的 MPPT 法51-56
• 5.3.1 基本原理51-55
• 5.3.2 仿真结果55-56
• 5.4 并网逆变器的无功补偿56-58
• 5.4.1 无功功率的产生及危害56-57
• 5.4.2 无功电流检测57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66

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