单相光伏并网逆变器并网控制及网侧滤波器研究(附件)【字数：10338】
摘 要随着世界上传统能源越来越少，人类必须对新能源进行开发和利用，这时候，太阳能因为其可持续发展的特点受到了人类的重视。光伏并网发电技术对人类而言具有深远的意义，在过去的几年时间里，光伏并网电站的安装量到达了惊人的数千兆瓦。逆变器和滤波器是光伏并网系统的两个重要组成部分，逆变器可以把直流电转换成交流电并保持与电网电压同频同相，滤波器可以使电流的波动幅值减小，把逆变器输出的交流电转变为高质量正弦波。本文的核心是研究并网原理和滤波器电气特性，以此为基础，利用仿真软件分析和实验来验证。首先，单极性SPWM波控制和单闭环输出电流的PI控制是此次设计使用的控制方法和策略，使电网电压和输出的并网电流同频同相，然后，研究出了L型和LCL型两种滤波器的设计方法，为了使输出的交流电变成高质量正弦波，必须减小电流的波动幅值。最后利用MATLAB软件，使两种滤波器滤波效果一样，即验证理论。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3论文研究内容及章节安排 2
第二章 光伏并网发电系统 3
2.1并网光伏发电系统的介绍 3
2.2光伏并网发电系统工作原理 3
2.3本章小结 5
第三章 对于并网逆变器的研究 6
3.1并网逆变器的分类 6
3.2并网逆变器控制策略的研究 7
3.2.1光伏并网系统逆变器控制方式 8
3.2.2输出电流的控制方式 9
3.2.3 PI参数设计 12
3.3本章小结 15
第四章 网侧滤波器研究 16
4.1L型滤波器研究 16
4.1.1L型滤波器的工作特点分析 16
4.1.2基于L型滤波器的电网背景谐波抑制 19
4.2LCL型滤波器研究 20
4.2.1LCL型滤波器工作特性分析 20
4.2.2基于LCL型滤波器的电网背景谐波抑制 23
4.3本章小结 24
第五章 基于并网光伏滤波器的软件仿真 25
5.1仿真设计 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2结果分析 25
第六章 总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31 绪论
1.1课题研究背景及意义
由于现在世界能源危机日益严重，为了实现可持续发展，人类必须开发利用绿色能源和各种可再生能源。人类对太阳能电池的研究越来越深入，人类电力电子技术越来越好，他样能光伏发电技术已经是新能源利用的首选了。目前，光伏发电系统的发展方向是高功率密度、高效率和低成本，并网发电系统是利用太阳能的主要形式[1]。这些应用在光伏并网控制上先进的控制策略是由于高性能数字信号处理芯片DSP[2]。
由于太阳能光伏电池半导体材料具有光伏效应，太阳能光伏发电系统就是一种利用这种效应，把太阳光的辐射能直接转化为电能的发电系统，有独立运行和并网运行两种方式[2]。光伏发电系统是独立运行的，蓄电池是这种系统的储能装置，电能是储存在蓄电池中的，前提是光伏发电系统输出电能大于负载的需求；蓄电池还可以放电来补给负载用电，在光伏发电系统输出电能比负载需求小的时候能够提前这个作用。但是，这种方式只能在负载较小，功率小的情况下用，因为蓄电池的造价比较高，此前，这种方式一般在没有电网的那种人口分散地区或者偏远地区使用[11]。大多数地区公共电网都比较普遍，光伏发电系统是和电网连接的，它们并网运行，在负载需求小于光伏发电系统的发电量时，剩余电能能输入进电网，反之，利用转换开关，负载能利用电网里的电能，这样就可以省去蓄电池，减少了开支，发电效率和环保性能都可以保证[12][15]。并网逆变器作为能量传输的桥梁，直接决定着光伏发电的效率和输出电能的质量，在光伏发电系统中有很大作用，因此，研究单相光伏并网逆变器可以了解到如何高效输出高质量的电能，具有很大的意义[4][6]。
1.2国内外研究现状
现在，有以下几种光伏并网的控制策略：第一种是横流调节，它有明显缺点：对交流电源的电能质量有明显影响；第二种是比例电流调整，它的缺点是：如果系数不合适，可能会出现过大或过小的电流调节，这个系数很难控制；第三种是电压变化趋势调整，电流调节值在三种调节方法中都起重要作用[2]。
欧洲、日本和美国这些国家是非常支持光伏发电产业的，光伏产业在这些国家得到了迅速发展，他们也带动了世界上光伏相关产业的迅猛发展。德国、日本和美国很早就开始对光伏产业进行研究，截止到2010年，欧洲、日本和美国的光伏并网逆变器总容量分别为4.8GW,3.1GW,2.0GW，计划到2020年实现总容量达30GW,41GW,36GW[1]。
逆变器、控制器和太阳能电池板组件组成了光伏并网发电系统，大部分逆变器里都有控制器，因此一般的光伏并网发电系统其实就是逆变器和电池板组件。光伏阵列的研究热点是光伏电池的材料技术，现在我国的光伏电池制造水平是位于世界前列的[11]。光伏逆变器的效率在很大程度上决定了光伏发电的效率。下面这几点是光伏并网逆变器的研究目标：光伏并网控制技术、光伏并网系统的无功检测与补偿技术、防孤岛检测技术、最大功率点跟踪技术（MPPT）、逆变器并联系统的谐波环流影响[12]。
1.3论文研究内容及章节安排
本次设计使用的是MATLAB电子仿真与设计软件，主要研究两个方面，一个是光伏并网系统的发电原理，另一个是滤波器技术，控制逆变器的输出为高质量的正弦波，并且使电网电压和并网电流同频同相。
第一章是绪论，分成三个小节，介绍了课题研究的背景和意义，国内外研究现状，简单介绍了论文研究内容。
第二章介绍了光伏并网发电系统和它的工作原理，为下一步论文的分析工作做准备。
第三章是对于并网逆变器的研究，主要研究了它的分类及控制策略，对于但电流闭环控制的PI控制方法进行了详细分析。
第四章是对于网侧滤波器的研究，本文研究了L型和LCL型两种滤波器，对它们的工作特性和背景谐波抑制都进行了分析，选择适合本次设计的方案。
第五章是利用MATLAB软件建立仿真模型进行分析，验证之前提出的控制方法。
第六章总结全文，分析不足，提出展望。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3论文研究内容及章节安排 2
第二章 光伏并网发电系统 3
2.1并网光伏发电系统的介绍 3
2.2光伏并网发电系统工作原理 3
2.3本章小结 5
第三章 对于并网逆变器的研究 6
3.1并网逆变器的分类 6
3.2并网逆变器控制策略的研究 7
3.2.1光伏并网系统逆变器控制方式 8
3.2.2输出电流的控制方式 9
3.2.3 PI参数设计 12
3.3本章小结 15
第四章 网侧滤波器研究 16
4.1L型滤波器研究 16
4.1.1L型滤波器的工作特点分析 16
4.1.2基于L型滤波器的电网背景谐波抑制 19
4.2LCL型滤波器研究 20
4.2.1LCL型滤波器工作特性分析 20
4.2.2基于LCL型滤波器的电网背景谐波抑制 23
4.3本章小结 24
第五章 基于并网光伏滤波器的软件仿真 25
5.1仿真设计 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2结果分析 25
第六章 总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31 绪论
1.1课题研究背景及意义
由于现在世界能源危机日益严重，为了实现可持续发展，人类必须开发利用绿色能源和各种可再生能源。人类对太阳能电池的研究越来越深入，人类电力电子技术越来越好，他样能光伏发电技术已经是新能源利用的首选了。目前，光伏发电系统的发展方向是高功率密度、高效率和低成本，并网发电系统是利用太阳能的主要形式[1]。这些应用在光伏并网控制上先进的控制策略是由于高性能数字信号处理芯片DSP[2]。
由于太阳能光伏电池半导体材料具有光伏效应，太阳能光伏发电系统就是一种利用这种效应，把太阳光的辐射能直接转化为电能的发电系统，有独立运行和并网运行两种方式[2]。光伏发电系统是独立运行的，蓄电池是这种系统的储能装置，电能是储存在蓄电池中的，前提是光伏发电系统输出电能大于负载的需求；蓄电池还可以放电来补给负载用电，在光伏发电系统输出电能比负载需求小的时候能够提前这个作用。但是，这种方式只能在负载较小，功率小的情况下用，因为蓄电池的造价比较高，此前，这种方式一般在没有电网的那种人口分散地区或者偏远地区使用[11]。大多数地区公共电网都比较普遍，光伏发电系统是和电网连接的，它们并网运行，在负载需求小于光伏发电系统的发电量时，剩余电能能输入进电网，反之，利用转换开关，负载能利用电网里的电能，这样就可以省去蓄电池，减少了开支，发电效率和环保性能都可以保证[12][15]。并网逆变器作为能量传输的桥梁，直接决定着光伏发电的效率和输出电能的质量，在光伏发电系统中有很大作用，因此，研究单相光伏并网逆变器可以了解到如何高效输出高质量的电能，具有很大的意义[4][6]。
1.2国内外研究现状
现在，有以下几种光伏并网的控制策略：第一种是横流调节，它有明显缺点：对交流电源的电能质量有明显影响；第二种是比例电流调整，它的缺点是：如果系数不合适，可能会出现过大或过小的电流调节，这个系数很难控制；第三种是电压变化趋势调整，电流调节值在三种调节方法中都起重要作用[2]。
欧洲、日本和美国这些国家是非常支持光伏发电产业的，光伏产业在这些国家得到了迅速发展，他们也带动了世界上光伏相关产业的迅猛发展。德国、日本和美国很早就开始对光伏产业进行研究，截止到2010年，欧洲、日本和美国的光伏并网逆变器总容量分别为4.8GW,3.1GW,2.0GW，计划到2020年实现总容量达30GW,41GW,36GW[1]。
逆变器、控制器和太阳能电池板组件组成了光伏并网发电系统，大部分逆变器里都有控制器，因此一般的光伏并网发电系统其实就是逆变器和电池板组件。光伏阵列的研究热点是光伏电池的材料技术，现在我国的光伏电池制造水平是位于世界前列的[11]。光伏逆变器的效率在很大程度上决定了光伏发电的效率。下面这几点是光伏并网逆变器的研究目标：光伏并网控制技术、光伏并网系统的无功检测与补偿技术、防孤岛检测技术、最大功率点跟踪技术（MPPT）、逆变器并联系统的谐波环流影响[12]。
1.3论文研究内容及章节安排
本次设计使用的是MATLAB电子仿真与设计软件，主要研究两个方面，一个是光伏并网系统的发电原理，另一个是滤波器技术，控制逆变器的输出为高质量的正弦波，并且使电网电压和并网电流同频同相。
第一章是绪论，分成三个小节，介绍了课题研究的背景和意义，国内外研究现状，简单介绍了论文研究内容。
第二章介绍了光伏并网发电系统和它的工作原理，为下一步论文的分析工作做准备。
第三章是对于并网逆变器的研究，主要研究了它的分类及控制策略，对于但电流闭环控制的PI控制方法进行了详细分析。
第四章是对于网侧滤波器的研究，本文研究了L型和LCL型两种滤波器，对它们的工作特性和背景谐波抑制都进行了分析，选择适合本次设计的方案。
第五章是利用MATLAB软件建立仿真模型进行分析，验证之前提出的控制方法。
第六章总结全文，分析不足，提出展望。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/839.html
