论文部分内容阅读
随着传统能源日益枯竭以及环境污染日渐严重,社会急需开发新能源来调整能源结构,实现可持续发展。而太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有清洁、安全、能量充足等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。众所周知,光伏并网发电在国内外已经逐步推广,其控制技术虽然越来越成熟,但是随着电网接入端结构发生变化,其稳定性、可靠性和电能质量已经越来越引起国内外专家学者和政府的关注和重视。本文以单相光伏并网发电系统为研究对象,对最大功率点追踪技术、并网逆变器及其滤波器的拓扑、性能,以及系统控制方案进行了理论分析、仿真和实验验证。首先对光伏电池MPPT技术进行分析和研究,分析了传统的MPPT控制方法,采用了一种基于变步长的改进型MPPT方法,仿真分析可知,提高了光伏并网发电系统的转换效率。然后重点分析了光伏并网发电系统中的并网滤波器。先对LCL滤波器的工作原理、谐振阻尼技术进行了分析,并对其参数设计进行了研究。由于并网逆变器产生的高频谐波成分会造成损坏电力系统中设备、增加功率损耗等问题,在分析LCL滤波器工作原理的基础上,对两种改进型LLCL滤波器和LCLCL滤波器进行深入的理论分析,以LCL滤波器的参数设计、谐振阻尼技术为参照对象,计算了LLCL型、LCLCL型滤波器的参数,同时分析了其阻尼技术。采用电流双闭环+电网电压前馈的复合型控制策略,并对该控制策略仿真分析可知,LCL型、LLCL型和LCLCL型滤波器并网电流的THD值分别为1.36%、1.13%、1.02%,结果证明LCLCL滤波器能有效的滤除高频谐波。此外,由于在光伏发电系统中,其输入输出瞬时功率不平衡,直流母线电压存在二倍工频纹波,可引起母线电容发热从而缩减其运行寿命,同时还会导致并网电流存在三次谐波,影响并网电流电能质量,基于此,本文采用了改进周期积分控制,可有效抑制直流母线二倍工频纹波对并网电流的影响,通过单相光伏并网发电系统仿真分析可知,采用周期积分控制技术能有效降低THD值。采用周期积分控制后并网电流THD能从3.41%降低到1.07%。最后,通过参数设计、器件选型、软件调试等,搭建了一台额定功率为5KW并网逆变器实验平台,验证了并网逆变系统的可行性,当并网逆变器处于半载额定功率时,并网电流有效值为22.5A,谐波含量为1.57%;并网逆变器处于满载额定功率时,并网电流有效值为11.4A,谐波含量为3.65%,且均能实现单位功率因数效果,达到并网电能质量要求。