基于准比例谐振控制的三相并网光伏逆变器的研制

【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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