带LCL滤波器的光伏并网逆变器复合控制策略

【摘要】：随着人类社会的飞速发展,能源问题成为制约一个国家发展的重要问题。光伏发电、风力发电等新型清洁能源越来越受到各个国家的重视。光伏发电近年来发展迅猛,在国民经济中占有举足轻重的地位。光伏并网逆变器作为光伏并网的重要环节,直接决定了光伏并网系统的稳定性及并网效果。尤其在电网电压含有谐波的情况下,电网谐波会影响光伏并网逆变器输出电流的波形质量。光伏并网逆变器向电网注入的谐波又会进一步污染电网,最终影响电网电压的稳定性。因此,研究光伏并网逆变器控制技术对保证逆变器系统有效、稳定地运行具有重要的意义。本文首先分析了光伏电池的原理,并通过仿真模拟了不同条件对输出电压的影响。对比分析了几种滤波器的滤波特性,重点对LCL滤波器进行分析并给出了LCL滤波器参数的计算方法。文中分别对逆变器侧电流控制系统和电网电流并网控制系统的工作原理进行介绍,随后对带LCL滤波器的光伏并网逆变器系统进行建模,通过劳斯判据分析两种控制系统的稳定性,分析证明逆变器侧电流反馈控制系统有更好的稳定性。本文针对LCL滤波器带来谐振这一问题,对比分析有源阻尼控制和无源阻尼控制工作原理及其优缺点,最终选择有源阻尼控制抑制LCL滤波器带来的谐振。由此提出一种采用逆变器侧电流反馈和电容电流反馈的双电流闭环控制策略,在保证系统稳定性的同时,对LCL滤波器的谐振进行有效阻尼。仿真结果证明双电流闭环控制系统稳定,并能输出良好的并网电流。此外,针对电网电压对并网系统的影响,采用完全电网电压前馈控制抑制电网电压对系统的影响,形成了本文所提出的逆变器侧电流、电容电流双电流闭环控制和电网电压前馈控制的复合控制策略。之后搭建了复合控制的仿真模型,在理想电网条件下和背景谐波条件下分别进行了仿真验证,仿真结果证明了本文提出的光伏并网逆变器复合控制策略的正确性和有效性。最后在电网电压突变条件下进行了仿真,验证了控制系统的动态响应能力及鲁棒性。 【关键词】：LCL滤波器 逆变器侧电流反馈 并网逆变器 双闭环控制 有源阻尼 总谐波含量
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 课题背景10-11
• 1.1.2 课题研究意义11
• 1.2 光伏并网逆变器研究现状11-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器分类12-14
• 1.2.2 LCL滤波器谐振抑制方法研究现状14-15
• 1.3 谐波的危害及治理措施15-17
• 1.3.1 谐波造成的危害15-16
• 1.3.2 谐波的治理措施16-17
• 1.4 本论文的主要研究内容17-20
• 第2章 光伏发电技术及最大功率跟踪20-32
• 2.1 光伏发电技术20-25
• 2.1.1 光电效应20-21
• 2.1.2 独立光伏电池等效电路21-23
• 2.1.3 光伏电池仿真23-25
• 2.2 DC/DC变换器模型及MPPT仿真25-31
• 2.2.1 DC/DC变换器模型25-26
• 2.2.2 最大功率跟踪(MPPT)26-29
• 2.2.3 最大功率跟踪仿真验证29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 LCL滤波器建模及谐振抑制32-44
• 3.1 LCL型并网逆变器数学模型32-33
• 3.2 LCL滤波器滤波特性33-34
• 3.3 LCL滤波器参数设计34-36
• 3.3.1 滤波器参数设计限定条件34-35
• 3.3.2 LCL滤波器参数选择35-36
• 3.4 LCL型滤波器谐振抑制方法36-43
• 3.4.1 无源阻尼法37-41
• 3.4.2 有源阻尼法分析41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 光伏并网逆变器双闭环控制策略44-54
• 4.1 电网侧电流直接反馈控制分析44-46
• 4.2 逆变器侧电流直接反馈控制46-49
• 4.3 逆变器侧电流反馈的双闭环电流控制仿真49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 带LCL滤波器光伏并网逆变器复合控制策略54-71
• 5.1 带LCL滤波器光伏并网逆变器复合控制策略54-62
• 5.1.1 并网电流跟踪性能分析54-55
• 5.1.2 电网电压前馈控制55-58
• 5.1.3 带LCL滤波器的并网逆变器复合控制仿真58-62
• 5.2 背景谐波下复合控制系统仿真62-68
• 5.3 电网电压突变条件下系统仿真68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

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