光伏并网逆变器的滤波与控制技术研究

【摘要】：随着石化能源的日益减少,新能源的开发和利用已经成为重要战略。太阳能作为绿色能源之一被广泛应用于各个领域,在电力系统中主要用于太阳能光伏发电。太阳能光伏发电有两种工作方式：独立发电和并网发电。独立发电系统需用蓄电池储能,造价较高；相对独立发电而言,并网发电有着节约投资,优化电力结构的优点,因此,近年来光伏并网发电成为研究热点。 光伏并网发电系统由太阳能光伏电池阵列和逆变器组成。光电池采用串联或并联的方式进行组合,以达到需要的电压等级,太阳能电池发出的直流电经逆变器变为交流电,并注入电网。在理想工作状态下,光伏并网系统作为电流源向电网输送电流,但逆变过程中不可避免出现电流谐波,为了不影响电网电能的质量,必须加入滤波设备；为保证并网电流的加入不影响电网电流的频率和相位,因此,要求注入电网的电流与电网电压同频同相。 本文背景基于作者在公司实习时参与的单相光伏并网逆变器的研制,首先针对光伏并网逆变器的工作原理和拓扑结构作了简要说明,分析了由逆变过程产生的谐波；其次,通过分别建立L型和LCL型滤波器系统模型,对影响逆变器输出电流波形的因素作出了详细分析,并提出相应抑制方法；再次,对LCL型滤波器的控制方式进行研究,当采用不同参数作为控制变量时,选用相应的控制方式使系统达到并网标准要求；最后,根据实际项目要求,提出两种滤波器参数的设计方法并在Matlab上进行仿真验证。 【关键词】：光伏逆变器 并网 L型滤波器 LCL型滤波器 Matlab
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 课题背景及研究意义7
• 1.2 国内外研究现状7-8
• 1.3 光伏并网逆变器的滤波及控制主要技术8-9
• 1.4 论文主要工作9-10
• 1.5 论文结构安排10-11
• 2 光伏并网发电系统11-21
• 2.1 光伏发电系统工作原理11-13
• 2.1.1 光伏并网系统结构分类11-12
• 2.1.2 并网发电原理12-13
• 2.2 并网电流控制13-15
• 2.3 SPWM谐波分析15-17
• 2.4 死区电压分析17-18
• 2.5 PWM逆变滤波方法18-19
• 2.6 本章小结19-21
• 3 L型滤波器研究21-29
• 3.1 L型滤波器工作特性分析21-25
• 3.2 死区电压的抑制25-26
• 3.3 电网背景谐波的抑制26-27
• 3.4 本章小结27-29
• 4 LCL型滤波器研究29-49
• 4.1 LCL型滤波器工作特性分析29-33
• 4.2 LCL型滤波器电流控制研究33-42
• 4.2.1 并网电流反馈控制33-37
• 4.2.2 电容电流内环反馈控制37-39
• 4.2.3 逆变器桥臂电流反馈控制39-42
• 4.3 滤波器谐振峰值抑制42-47
• 4.3.1 桥臂串联阻尼法43-45
• 4.3.2 电容串联阻尼法45-47
• 4.4 基于LCL型滤波器的电网背景谐波抑制47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 滤波器参数设计49-55
• 5.1 L型滤波器设计49-51
• 5.2 LCL型滤波器设计51-54
• 5.2.1 LCL型滤波器设计的约束条件51-52
• 5.2.2 LCL型滤波器设计的工程方法52-54
• 5.3 本章小结54-55
• 6 系统仿真结果分析55-65
• 6.1 系统开环仿真55-58
• 6.2 L型滤波器闭环系统仿真58-60
• 6.3 LCL型滤波器闭环系统仿真60-64
• 6.4 本章小结64-65
• 7 总结与展望65-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71

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