兼顧諧波抑制功能的三電平光伏逆變器研究及設(shè)計(jì)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文STYLEREF"標(biāo)題1"\n第4章STYLEREF"標(biāo)題1"仿真模型建立及其仿真結(jié)果分析總結(jié)與展望在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，全世界對(duì)能源的需求日益增長(zhǎng)，而石油、天然氣和煤炭等傳統(tǒng)能源卻是短期內(nèi)不可再生能源，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加和社會(huì)生活水平的提高，傳統(tǒng)能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題已日益嚴(yán)重，因此可再生新能源的研發(fā)和使用已成為當(dāng)前研究任務(wù)的重中之重，而光伏發(fā)電以其優(yōu)異的特性脫穎而出，成為研究人員青睞的研究對(duì)象，光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究也成為了新能源研發(fā)的熱門(mén)方向；與此同時(shí)，在能源互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下，越來(lái)越多的非線性裝置和新能源發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)當(dāng)中，在給人民帶來(lái)生活便利的同時(shí)，也造成相當(dāng)嚴(yán)重的諧波污染，導(dǎo)致電能質(zhì)量的明顯降低，給電網(wǎng)的管理和質(zhì)量控制帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，而且這些諧波源大多產(chǎn)生的是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)諧波，傳統(tǒng)的無(wú)源濾波裝置已不能滿足，因此能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波的諧波補(bǔ)償裝置的研究也顯得尤為重要?；谝陨媳尘耙蛩?，并考慮到光伏并網(wǎng)逆變器和有源電力濾波器在主要硬件結(jié)構(gòu)和控制策略上的相似性，本文對(duì)結(jié)合諧波抑制功能的光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一種兼顧諧波抑制功能的三電平光伏逆變器，主要工作內(nèi)容如下：對(duì)本文選題背景和研究意義進(jìn)行了分析，然后對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)和諧波抑制方法做了詳細(xì)的分析和比較，最后在對(duì)比了光伏逆變器系統(tǒng)和有源濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理后確定本文研究兼顧諧波抑制功能的光伏逆變器的課題方向，并確定本文研究的主要內(nèi)容；對(duì)當(dāng)前常用的Boost變流電路拓?fù)浞桨?、三電平逆變電路拓?fù)浞桨?、濾波器電路拓?fù)浞桨负陀性礊V波器電路拓?fù)浞桨高M(jìn)行了分析和對(duì)比，然后根據(jù)本文設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和需求選取了合適的電路拓?fù)浞桨?，最后根?jù)所選擇的各模塊拓?fù)浞桨高M(jìn)行主電路拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)；在所設(shè)計(jì)主電路拓?fù)涞幕A(chǔ)下，針對(duì)本文設(shè)計(jì)所選取的各模塊電路拓?fù)浞桨阜治龊捅容^了目前常用的多種控制策略，然后分別選用了合適的控制策略。在MPPT控制策略方面，選用了最大功率點(diǎn)跟蹤平穩(wěn)、靜態(tài)性能好的導(dǎo)納增量法，而在三電平逆變電路控制策略、中點(diǎn)電位平衡控制策略和諧波抑制控制策略上，建立了多種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并分析和比較不同坐標(biāo)系下的控制策略，然后根據(jù)需要選用了都在同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)軸下的控制策略。最后基于各模塊所選擇的控制策略設(shè)計(jì)了本文的兼顧諧波抑制的光伏逆變器控制策略；在所設(shè)計(jì)的主電路拓?fù)浜图骖欀C波限制的光伏逆變器調(diào)控對(duì)策的基準(zhǔn)上，利用Matlab/Simulink平臺(tái)構(gòu)建了本文設(shè)計(jì)的仿真模型，并對(duì)模型的元件參數(shù)和各控制模塊控制環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行了分析和設(shè)置，最后通過(guò)在不同仿真時(shí)刻分別使能控制模塊的方法，分別對(duì)仿真模型中各模塊的作用及仿真波形進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的可行性和有效性。雖然本文的模型仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)兼顧諧波功能三電平光伏并網(wǎng)逆變器的可行性和有效性，但由于本人研究時(shí)間、學(xué)識(shí)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，本文在對(duì)兼顧諧波抑制功能的光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的研究尚不夠深入，在很多方面還需要進(jìn)一步的研究和探索：調(diào)制方式的不足。相對(duì)于SPWM，SVPWM調(diào)制方式具有更優(yōu)越的性能，使用SVPWM調(diào)制方式能夠改善逆變器輸出波形和總諧波含有量，以獲得更好的效果；控制方式的不足。本文的控制環(huán)節(jié)都是基于PI控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，該環(huán)節(jié)在帶來(lái)便利性的同時(shí)還存在一定的局限性，因此采用一些先進(jìn)的控制策略如模糊控制技術(shù)、自抗擾控制技術(shù)、PR諧振控制器是今后的重點(diǎn)研究方向之一；沒(méi)有對(duì)無(wú)功補(bǔ)償功能進(jìn)行深入的研究。從三電平光伏逆變器的結(jié)構(gòu)和控制原理上來(lái)說(shuō)，在輸出所需波形的同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償功能可行的，但本文設(shè)計(jì)中并未進(jìn)行深入的探討，因此無(wú)功補(bǔ)償功能的添加也是今后的重點(diǎn)研究方向之一；缺少硬件電路的驗(yàn)證。