有源电力滤波器与光伏并网逆变器的统一控制研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 17次 | 上传用户:ma_1001
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在当前社会的不断进步中,化石能源日益短缺与环境不断恶化同时困扰着我们。在这种情况下,具有清洁、不竭、量大等优势的太阳能受到了研究学者的青睐。然而太阳能不稳定、光伏发电并网设备造价高、利用率低等因素制约着光伏发电的推广与应用。另一方面,电力电子技术迅速发展,各种非线性设备在方便人们生活的同时,将大量的谐波、无功电流分量注入电力系统,谐波无功在降低电能效率的同时,还具有一定的安全隐患,电力系统的电能质量随即也成为另一个亟待解决的问题。作为一种主动的谐波、无功滤除装置,有源电力滤波器(APF)受到了各研究所及高校的重视。经过多年的研究,APF的理论基础已日趋完善,现阶段主要是控制方法的优化,同时APF也面临着价格昂贵、附带功能少等发展阻碍。本文首先分析了光伏并网逆变器与APF系统各自的优缺点、发展中遇到的问题和发展前景、工作原理及结构特点,探究了APF与光伏并网逆变统一控制的可能性及重大意义,提出了一种APF与光伏并网逆变器的统一控制系统。结合基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法,分析了统一控制系统的指令电流求取方法。对指令电流求取环节中的锁相环(PLL)原理进行了分析,介绍了锁相环的软件实现方法,弥补了以往采用过零检测法实现锁相的缺陷,即单个周期内频率改变无法预测。针对指令电流的跟踪控制,采用滞环SVPWM的控制策略,即根据误差电流与参考电压的空间矢量位置关系,选择最优输出电压矢量,限制误差电流在容许范围之内,达到电流跟踪控制的目的,该策略具有实现简单、跟踪性能良好、开关损耗小等优势。另外,简要介绍了直流侧电压的比例积分控制方法。利用MATLAB软件中的仿真组件SIMULINK,搭建了系统仿真模型,其中主要包括指令电流求取模块、电流跟踪控制模块及二极管整流桥带阻感负载的主电路等几个部分。分别在单独APF状态、APF与光伏并网逆变器统一控制状态下做了仿真,仿真结果验证了本文所述系统的正确性。以DSP2812为控制核心,搭建了统一控制系统的硬件实验平台,主要包括信号检测调理电路、故障处理电路、保护电路、移相电路及二极管整流桥带阻感负载的主电路等几个部分,详细说明并给出了各个部分的电路结构图。通过编写软件,在DSP内部实现软件锁相环计算、指令电流的检测及电流的跟踪控制等几个部分,对各个部分的软件流程图进行了介绍,最终得出的实验结果表明了本文所提出的统一控制系统的可行性。
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