光伏发电PWM逆变器谐波抑制方法研究

【摘要】：近些年，电力电子技术得到了飞速的发展，PWM逆变器也广泛的应用到了各种电子装置中。在带来节能、高效的同时，也带来了日益严重的谐波污染。光伏发电系统本身的转换效率就比较低，再加上谐波污染，严重的影响着输出电压、电流波形的质量。为了进一步抑制谐波污染，改善输出波形的质量，已经出现了多种抑制谐波的技术方法。本文以电压型PWM逆变器为例，在研究其输出电压谐波分析的基础上，对逆变器的多重叠加技术及特定谐波消除技术进行了研究。 1、根据傅里叶级数理论与PWM技术原理，以正弦PWM逆变器、随机频率PWM逆变器为研究对象，建立了SPWM和PFPWM的Simulink模型进行matlab仿真，并通过调制深度和载波比的改变进行定性和定量分析，得出了SPWM逆变器和随机频率逆变器的谐波分布规律，为逆变器谐波的抑制提供了依据。 2、根据特定消谐技术的原理建立了单相、三相逆变器输出电压波形的数学模型，其中特定消谐技术的核心在于开关角的求解，该求解方程组是非线性方程组，其求解方法一般选择牛顿迭代算法，此方法具有很强的局部收敛性，初值的选择对求解的过程影响很大。本文提出一种新的解决非线性方程组的方法-蚁群算法，通过编程计算并通过改进，获得了多组开关角数据，通过比较，从而证明蚁群算法不仅具有快速收敛的特性，而且能实现准确求解。 3、为了得到更高质量的正弦波，研究了特定谐波的优化策略，通过对开关角分布规律的研究与比较，省略窄脉冲的方法可以实现特定谐波的优化，这种方法在保证输出电压波形的前提下，降低了开关频率，减小了损耗。 最后，通过逆变器本身的特点，提出了逆变器组合技术，逆该技术主要是逆变器的多重叠加，其基本原理是把两个或两个以上完全相同的方波，按一定的相位差叠加起来，使它们的低次谐波相位相差180°而相互抵消，以得到谐波余量较少的阶梯波，经过小型低通滤波后得到正弦波的输出，从而实现输出电压波形的改善。 【关键词】：PWM逆变器 谐波分析 特定消谐技术 蚁群算法
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 光伏发电逆变器的背景与意义9-12
• 1.1.1 光伏逆变器的背景9-11
• 1.1.2 光伏逆变器的意义11-12
• 1.2 国内外PWM逆变器谐波抑制技术的发展12-15
• 1.3 本论文的主要研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 光伏发电系统 PW M 电压型逆变器的谐波分析17-32
• 2.1 光伏发电系统逆变器介绍17-18
• 2.2 光伏发电系统PWM控制的基本电路18-20
• 2.3 光伏发电系统PWM控制的理论基础20-21
• 2.4 光伏发电系统PWM电压型逆变电路的谐波分析21-31
• 2.4.1 单相逆变器输出电压的谐波分析21-25
• 2.4.2 三相逆变器输出电压的谐波分析25-28
• 2.4.3 随机频率逆变器输出电压谐波分析28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 谐波消除技术研究32-60
• 3.1 逆变器的多重叠加技术32-40
• 3.1.1 单相串联多重叠加技术32-36
• 3.1.2 两个单相桥式逆变器的串联叠加36-38
• 3.1.3 三个单相桥式逆变器的串联叠加38-40
• 3.2 特定谐波消除技术研究40-59
• 3.2.1 消谐数学模型的建立40-42
• 3.2.2 牛顿迭代法应用于非线性方程组求解42-46
• 3.2.3 蚁群算法46-53
• 3.2.4 蚁群算法应用于非线性方程组求解53-55
• 3.2.5 实验结果和仿真分析55-59
• 3.3 本章小结59-60
• 第四章 谐波消除技术的优化60-67
• 4.1 目标函数及寻优的约束条件60-61
• 4.2 谐波优化方法研究61-65
• 4.2.1 省略开关角对61-63
• 4.2.2 忽略窄脉冲63-65
• 4.3 仿真分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

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