光伏并網(wǎng)逆變器的LCL濾波器優(yōu)化與設(shè)計(jì)
本文關(guān)鍵詞:光伏并網(wǎng)逆變器的LCL濾波器優(yōu)化與設(shè)計(jì),,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:光伏發(fā)電在全球能源消耗方式中有著重要地位,太陽能光伏發(fā)電毫無疑問地成為將來重要能源供給來源。光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),擔(dān)當(dāng)著能量轉(zhuǎn)換與控制的重要角色,所以并網(wǎng)逆變器的研究成為電力電子行業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容。逆變器開關(guān)器件是電網(wǎng)重要的諧波污染源,LCL型并網(wǎng)逆變器擁有較高的濾波性能,被普遍應(yīng)用在高電壓大功率場合,但自身諧振問題將導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài),要求添加有關(guān)控制方法和改進(jìn)結(jié)構(gòu)才能滿足并網(wǎng)要求。本文的研究工作主要有:(1)通過重點(diǎn)分析光伏并網(wǎng)逆變器這一關(guān)鍵環(huán)節(jié),介紹了并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀,并按照并網(wǎng)電流諧波要求,提出了諧波消除方案;介紹了并網(wǎng)逆變器的基本拓?fù)洳季?建立了光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型;憑借并網(wǎng)逆變器控制方案的現(xiàn)狀為依托,從并網(wǎng)濾波器這一對(duì)象出發(fā),研究了采取不同濾波結(jié)構(gòu)下并網(wǎng)逆變器的控制方法,并將LCL結(jié)構(gòu)作為研究關(guān)鍵。(2)詳細(xì)分析了目前國內(nèi)外LCL濾波器不同參數(shù)的選定要求,并提出了該系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方案,在該方案下電感值要求低、擁有顯著的濾波效果,并給出設(shè)計(jì)實(shí)例;針對(duì)LCL濾波器的固有諧振問題,再對(duì)比國內(nèi)外重點(diǎn)諧振抑制方法,對(duì)LCL濾波器的諧振抑制方案作了優(yōu)化,提出了分裂電容阻尼方案和分裂電容改進(jìn)型方案,并對(duì)它們的諧振抑制效果和阻尼損耗進(jìn)行研究;針對(duì)系統(tǒng)高頻諧波,尤其是開關(guān)頻率處和二倍開關(guān)頻率處的諧波,優(yōu)化了LCL濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出兩種LCL改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并分析對(duì)比了兩種濾波器的性能。(3)利用Matlab中的Simulink平臺(tái),建立并網(wǎng)逆變器模型用于仿真及理論驗(yàn)證。利用仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)提出的兩種諧振抑制優(yōu)化方案,分裂電容阻尼方案和分裂電容改進(jìn)型方案,進(jìn)行逐一驗(yàn)證,得出它們能夠進(jìn)一步降低并網(wǎng)電流畸變率以及系統(tǒng)的損耗。此外,驗(yàn)證了LCL濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,即LLCL和LCLLC型拓?fù)?它們有更好的諧波抑制能力,同時(shí)將兩者的阻尼方案進(jìn)行比較分析,仿真得出,LLCL以及LCLLC改進(jìn)型濾波結(jié)構(gòu)能有效地濾除開關(guān)頻率處諧波,LCLLC結(jié)構(gòu)比LLCL結(jié)構(gòu)有更強(qiáng)的高頻諧波衰減特性。最后,對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器硬件測(cè)試平臺(tái)中的重點(diǎn)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),包括主電路的整體設(shè)計(jì)和把TMS320F2812作為主控芯片的控制電路等模塊的設(shè)計(jì),為進(jìn)一步的硬件測(cè)試提供一定的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】:并網(wǎng)逆變器 LCL濾波 無源阻尼 分裂電容 LCL改進(jìn)拓?fù)?/strong>
【學(xué)位授予單位】:江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TM464;TN713
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第一章 緒論10-21
- 1.1 課題來源與研究意義10-12
- 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
- 1.2.1 國外光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀12
- 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
- 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成13-15
- 1.4 光伏并網(wǎng)逆變器15-16
- 1.4.1 光伏逆變器并網(wǎng)要求15
- 1.4.2 光伏并網(wǎng)逆變器的基本功能和性能指標(biāo)15-16
- 1.5 并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀16-19
- 1.5.1 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)狀16-18
- 1.5.2 交流濾波器的設(shè)計(jì)及其諧振抑制研究18-19
- 1.6 課題研究的主要內(nèi)容19-21
- 第二章 光伏并網(wǎng)逆變器的建模21-33
- 2.1 前言21
- 2.2 L型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型與控制21-25
- 2.2.1 L型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)洳季峙c數(shù)學(xué)模型21-24
- 2.2.2 L型濾波器的并網(wǎng)逆變器的控制24-25
- 2.3 LC型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型與控制25-28
- 2.3.1 LC型濾波器的并網(wǎng)逆變器的拓?fù)洳季趾蛿?shù)學(xué)模型25-27
- 2.3.2 LC型濾波器的并網(wǎng)逆變器的控制27-28
- 2.4 LCL型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型與控制28-32
- 2.4.1 LCL型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)洳季峙c數(shù)學(xué)模型28-30
- 2.4.2 三種濾波器的性能分析30-31
- 2.4.3 LCL型濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制31-32
- 2.5 本章小結(jié)32-33
- 第三章LCL型并網(wǎng)逆變器控制研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.33-53
- 3.1 LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)33-36
- 3.2 LCL濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例36
- 3.3 LCL濾波器的阻尼控制算法36-47
- 3.3.1 無源阻尼方案36-39
- 3.3.2 完全電容阻尼方案39-40
- 3.3.3 分裂電容阻尼方案和分裂電容改進(jìn)型阻尼方案的分析40-44
- 3.3.4 有源阻尼方案44-47
- 3.4 LCL濾波器改進(jìn)拓?fù)涞难芯?/span>47-50
- 3.4.1 LLCL型濾波器的性能分析48-49
- 3.4.2 LCLLC型濾波器的性能分析49-50
- 3.5 PI控制器的設(shè)計(jì)50-52
- 3.6 本章小結(jié)52-53
- 第四章 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)53-62
- 4.1 并網(wǎng)逆變器的硬件布局53-54
- 4.2 并網(wǎng)逆變器的主電路設(shè)計(jì)54-55
- 4.2.1 直流側(cè)電容的參數(shù)設(shè)計(jì)54
- 4.2.2 開關(guān)管的選擇和實(shí)現(xiàn)54-55
- 4.3 三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制電路設(shè)計(jì)55-61
- 4.3.1 控制芯片的選擇55-56
- 4.3.2 供電電路的設(shè)計(jì)56-58
- 4.3.3 電壓電流采集電路的設(shè)計(jì)58-59
- 4.3.4 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)59-60
- 4.3.5 光耦隔離電路的設(shè)計(jì)60-61
- 4.3.6 電網(wǎng)電壓相位捕獲電路的設(shè)計(jì)61
- 4.4 本章小結(jié)61-62
- 第五章 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析62-68
- 5.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)仿真模型62-63
- 5.2 LCL濾波器無源阻尼方案下的逆變系統(tǒng)的仿真結(jié)果63-65
- 5.3 LLCL濾波器的逆變系統(tǒng)電流仿真分析和比較65-66
- 5.4 LCLLC濾波器的逆變系統(tǒng)電流仿真分析和比較66-67
- 5.5 本章小結(jié)67-68
- 第六章 總結(jié)與展望68-70
- 6.1 總結(jié)68
- 6.2 展望68-70
- 參考文獻(xiàn)70-73
- 致謝73-74
- 攻讀學(xué)位期間的研究成果74-75
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