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基于准比例谐振控制的三相并网光伏逆变器的研制

关注热度:92   来源:新能源学术论文  作者:陈红生
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【摘要】:世界范围内的能源危机和环境问题,迫使人类寻找可替代传统能源的可再生能源。光伏并网发电是可再生能源中最具商业应用前景的应用形式之一。并网逆变器是光伏并网发电的关键部件,决定着光伏并网发电系统的电能质量和系统效率。光伏并网发电系统通过滤波器接入电网,LCL滤波器中的电容为高频谐波提供通路,相比L滤波器有更好的滤波效果。因此,本文研究基于LCL滤波的三相光伏逆变器控制技术,为中大型光伏并网系统中的三相光伏逆变器的研制打下基础。本文所做的主要工作包括: 1.针对光伏发电系统最大功率跟踪控制与无功功率调节的要求,设计了具备最大功率跟踪的光伏逆变器有功功率调节单元,以及无功功率调节单元,实现了光伏逆变器有功功率与无功功率的独立控制。2.针对光伏逆变器LCL滤波器存在谐振峰值,本文采用增加电容支路串联电阻的方法抑制谐振峰值,详细地设计了LCL滤波器参数,推导基于LCL滤波逆变器在abc, αβ,dq坐标轴数学模型。 3.针对光伏逆变器LCL滤波逆变器在静止abc、dq坐标轴下各轴的电流之间存在耦合问题,本文在静止坐标系下加入准PR控制器,给出详细设计过程,证明了加入控制器后系统稳定并具有较好的稳态和动态效果。 4.针对电网电压可能出现谐波和不平衡现象,光伏逆变器参考电流将会出现谐波,按照传统的谐波补偿方法,逆变器输出并网电流不能有效抑制谐波,为此本文设计了一种改进型谐波补偿方法,可以有效地抑制参考电流的谐波。 5.在Matlab/Simulink中搭建逆变器仿真模型,并研制10KVA三相光伏逆变器样机。在理想电网下仿真准PR控制的逆变器,在非理想电网下仿真改进型谐波补偿方法。最后进行样机实验,给出实验波形和实验结果分析。 仿真结果表明:本文设计的准PR控制逆变器能实现无误差跟踪参考信号,逆变器实现有功、无功功率独立控制,并网电流具有很好的稳态和动态性能,设计的谐波补偿方法相比传统的谐波补偿有更好的效果。实验结果表明本文设计的准PR控制逆变器能够实现逆变并网功能。
【关键词】:光伏 逆变器 LCL滤波器 准比例谐控制 谐波补偿
【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;TM615
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-7
  • 目录7-9
  • 第一章 绪论9-17
  • 1.1 课题的背景和意义9-12
  • 1.2 国内外逆变器发展现状12-14
  • 1.2.1 国外光伏逆变器的发展现状12-13
  • 1.2.2 国内光伏逆变器的发展现状13-14
  • 1.3 光伏逆变器控制技术研究现状14-16
  • 1.4 本文主要研究内容16-17
  • 第二章 光伏逆变器关键技术17-31
  • 2.1 三相光伏发电系统简介17-20
  • 2.2 光伏逆变器关键技术20-29
  • 2.2.1 最大功率跟踪技术20-22
  • 2.2.2 无功功率调节技术22-23
  • 2.2.3 锁相环技术23-25
  • 2.2.4 空间矢量调制技术25-29
  • 2.3 有功无功功率控制方案29-30
  • 2.4 本章小结30-31
  • 第三章 基于 LCL 滤波的逆变器数学模型及滤波设计31-46
  • 3.1 LCL 滤波器简介31-33
  • 3.2 基于 LCL 滤波的逆变器数学模型及控制策略33-39
  • 3.2.1 逆变器的数学模型33-37
  • 3.2.2 基于 LCL 滤波的逆变器并网控制策略37-39
  • 3.3 LCL 滤波器参数的设计39-44
  • 3.4 本章小结44-46
  • 第四章 逆变器准比例谐振控制技术46-62
  • 4.1 准 PR 控制简介46-51
  • 4.2 逆变器准 PR 控制的设计51-55
  • 4.3 改进的准 PR 谐波补偿设计55-61
  • 4.3.1 传统谐波补偿缺点55-58
  • 4.3.2 改进型谐波补偿58-61
  • 4.4 本章小结61-62
  • 第五章 仿真分析与样机实验62-81
  • 5.1 理想电网下控制效果仿真分析62-67
  • 5.1.1 稳态仿真结果64-66
  • 5.1.2 动态仿真效果66-67
  • 5.2 非理想电网下谐波补偿效果仿真分析67-71
  • 5.3 样机研制71-78
  • 5.3.1 主电路设计73-74
  • 5.3.2 控制电路设计74-76
  • 5.3.3 系统软件设计76-78
  • 5.4 样机实验结果分析78-80
  • 5.5 本章小结80-81
  • 结论81-83
  • 参考文献83-87
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果87-88
  • 致谢88-89
  • 答辩委员会对论文的评定意见89


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关键词: 光伏

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