三相光伏并网与有源滤波的统一控制

【摘要】：随着世界各国能源危机的日益突显、环境污染问题不断严重,太阳能以其清洁环保、不竭性等优势,成为了最具应用前景的新型能源。光伏并网发电是太阳能有效利用的一种主要形式,已成为光伏系统应用的主要趋势。同时,近年来我国工业的迅速发展,大量冲击性和非线性负载的随之出现,它们产生的谐波与无功电流对公共电网电能质量造成严重污染。 本文阐述了光伏并网发电与有源电力滤波两种技术的发展前景及发展推广所面临的障碍。通过对光伏并网发电与APF的拓扑结构、控制策略等方面的比较,发现两者具有相似性。同时因为光伏并网发电装置受外界环境影响,间断性工作,使系统利用率降低；频繁投切,使公用电网的稳定性降低。本文基于两者的不足及其相似性,提出了三相光伏并网发电与APF的统一控制理念,就是实现光伏并网发电的同时补偿电网中的谐波与无功电流。从而实现一机多用、节省投资,提高了整个光伏并网发电系统的利用率。 本文主要分析了三相光伏并网发电与APF能够统一控制的理论基础,得出了整个统一控制系统的两个关键技术是最大功率点跟踪和谐波与无功电流检测技术。首先,本文建立了光伏电池数学模型,分析了光伏阵列随日照强度、温度变化,输出功率具有非线性的特性。基于传统最大功率点跟踪(MPPT)算法的不足,提出了一种改进的MPPT算法。本文通过分析传统的p、q法检测谐波与无功电流存在的缺陷,提出了运用ip、iq岛法实现谐波与无功电流的检测。其次,通过对各种电流跟踪控制方法的对比分析,本文采用了空间矢量控制法实现对电流跟踪控制,产生相应的PWM控制逆变器工作。最后,通过使用MATLAB中SIMUlink模块搭建了三相光伏并网发电系统和APF统一控制系统的动态模型,通过对仿真结果的分析,验证了改进扰动观测法实现对MPPT的准确性,实现抑制谐波与无功补偿的有效性。同时证明了统一控制系统的实施可行性与正确性。 【关键词】：光伏并网发电 有源滤波 最大功率跟踪 谐波及无功检测
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 概述8-9
• 1.2 有源电力滤波器的背景和研究现状9-10
• 1.2.1 电力谐波与无功功率的产生及危害9
• 1.2.2 APF的发展优势及障碍9-10
• 1.3 光伏发电技术概述10-15
• 1.3.1 光伏发电技术的发展状况及障碍10-12
• 1.3.2 国内外光伏发电技术的发展12-15
• 1.4 课题的研究目的和意义15
• 1.5 论文主要研究内容15-17
• 第2章 三相光伏并网发电系统工作原理17-29
• 2.1 三相光伏并网发电系统简介17
• 2.2 光伏电池模型建立及其特性17-20
• 2.3 三相光伏并网发电系统MPPT算法研究20-28
• 2.3.1 定电压跟踪法21-22
• 2.3.2 电导增量法22-24
• 2.3.3 扰动观测法24-25
• 2.3.4 改进扰动观测法25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 三相光伏并网发电系统与APF统一控制的理论基础29-37
• 3.1 三相光伏并网发电工作原理29-30
• 3.2 有源电力滤波的工作原理30-33
• 3.3 三相光伏并网发电系统与有源电力滤波器的相似点33-34
• 3.4 光伏并网发电与有源电力滤波统一控制系统34-36
• 3.5 统一控制系统的背景及意义36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 瞬时无功功率理论在统一控制中的应用37-53
• 4.1 三相电路瞬时无功功率理论37-39
• 4.2 三相电路瞬时无功理论中谐波与无功电流的检测法39-46
• 4.2.1 p-q谐波电流检测方法40-43
• 4.2.2 i_p-i_q谐波电流检测方法43-46
• 4.3 统一控制系统中的谐波检测和光伏并网指令合成算法46-47
• 4.4 运用MATLAB中的SIMUlink对i_p-i_q电流检测法仿真47-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 统一控制系统中逆变器控制策略53-61
• 5.1 系统中逆变器电流控制方法54-55
• 5.2 空间矢量控制法55-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第6章 光伏并网发电与APF统一控制系统仿真与结果分析61-77
• 6.1 三相光伏并网发电仿真分析61-69
• 6.1.1 光伏电池的仿真模型建立61-64
• 6.1.2 系统中最大功率跟踪控制的仿真模型64-67
• 6.1.3 三相光伏并网发电仿真结果分析67-69
• 6.2 三相光伏并网发电与有源电力滤波统一控制仿真分析69-76
• 6.2.1 单一APF模式70-73
• 6.2.2 三相光伏并网发电与APF统一控制仿真结果73-76
• 6.3 本章小结76-77
• 第7章 总结与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-81

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