有源滤波器在光伏并网发电系统中的应用研究

【摘要】：在能源枯竭及环境污染问题日益严重的今天，光伏发电是未来可再生能源应用的一种重要方法。光伏并网发电是太阳能大规模开发利用的必然趋势，但光伏并网带来的谐波污染问题使电能质量下降，损耗严重。所以，如何消除光伏并网系统的谐波污染，提高光伏并网电流波形质量成为光伏并网系统研究的重点内容之一。 本文以锦州市某公司城建楼顶分布式30kW光伏并网发电系统为研究对象，分析该系统产生的谐波，据此设计了单周期控制的混合型有源滤波器，消除光伏并网发电系统的产生的谐波。本文主要的研究内容如下： 首先，介绍了光伏发电系统的分类、组成以及拓扑结构，深入分析了光伏并网发电系统中逆变器和负载产生的谐波，并推导了SPWM控制光伏逆变器产生的各次谐波含量表达式。 其次，分析有源滤波器的结构、原理及相应控制方法。与传统的控制方法相比，单周控制方法不需要对谐波电流进行检测，将检测和控制结合在一起，使控制电路结构简单，易于实现，响应速度快，抗干扰能力强。选用单周控制作为有源滤波器的控制策略，推导单周控制的单相和三相有源滤波器的控制方程表达式并建立数学模型。 最后，将单周控制的并联混合型有源滤波器应用到光伏并网发电系统中，设计无源滤波装置和有源滤波器的参数。设计其电路模型，并使用Matlab/Simulink进行仿真，验证了单周控制的并联混合型有源滤波器能对光伏并网系统中谐波进行有效地消除。 【关键词】：光伏发电系统 并网 有源滤波器 单周控制 谐波抑制
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题背景与研究意义8-9
• 1.2 光伏并网发电系统滤波器的研究现状9-11
• 1.2.1 光伏并网发电系统的电能质量问题9-10
• 1.2.2 国外光伏并网发电系统滤波器的研究现状10
• 1.2.3 国内光伏并网发电系统滤波器的研究现状10-11
• 1.3 本文主要工作11-12
• 2 光伏并网发电系统的谐波问题12-20
• 2.1 引言12
• 2.2 光伏并网发电系统12-14
• 2.2.1 光伏系统的分类和组成12-13
• 2.2.2 光伏并网发电系统的拓扑结构13-14
• 2.3 光伏并网发电系统中谐波分析14-19
• 2.3.1 光伏逆变器产生谐波分析15-16
• 2.3.2 光伏并网发电系统非线性负载产生的谐波分析16-17
• 2.3.3 光伏并网发电实际系统的谐波及谐波标准17-19
• 2.4 小结19-20
• 3 光伏并网发电系统的滤波方案20-29
• 3.1 引言20
• 3.2 光伏并网发电系统的消除谐波方法20-22
• 3.2.1 主动治理谐波20-21
• 3.2.2 被动治理谐波21-22
• 3.2.3 受端治理谐波22
• 3.3 光伏并网发电系统滤波方案22-28
• 3.3.1 有源滤波器22-27
• 3.3.2 无源滤波器27
• 3.3.3 总体滤波方案27-28
• 3.4 小结28-29
• 4 有源滤波器检测方法与控制方法29-47
• 4.1 引言29
• 4.2 有源滤波器谐波检测方法29-30
• 4.3 有源滤波器控制方法30-33
• 4.3.1 控制方法介绍30-31
• 4.3.2 单周控制原理31-33
• 4.3.3 单周控制的有源滤波器工作原理及结构33
• 4.4 单周控制的有源滤波器控制方程推导及工作过程33-41
• 4.4.1 单周控制的有源滤波器数学模型33-38
• 4.4.2 单周控制的有源滤波器控制方程推导及工作方式38-41
• 4.5 单周控制的混合型有源滤波器41-46
• 4.5.1 混合型有源滤波器数学模型及控制方程41-43
• 4.5.2 无源滤波器部分参数43-45
• 4.5.3 有源滤波器部分参数45-46
• 4.6 小结46-47
• 5 系统仿真分析47-49
• 5.1 引言47
• 5.2 系统仿真模型建立47
• 5.3 仿真结果分析47-48
• 5.4 小结48-49
• 6 结论49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53

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