含有源滤波功能的三相光伏并网逆变器研究

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人类社会对能源的消费需求随着科技水平的进步而不断提升。光伏发电系统利用绿色清洁的太阳能产生电能,能够有效缓解能源危机,减少环境污染,成为了可持续发展的必要选择。然而,受外界环境变化的影响,光伏并网发电系统输出特性曲线呈现多峰值状态,导致实际利用率很低;同时,电网中的非线性负载会产生谐波,降低电能质量。本文将光伏发电系统和有源电力滤波器结合起来,在光伏并网逆变器中添加有源滤波功能,针对该系统中的最大功率点跟踪技术和含有源滤波功能的三相并网逆变器两大关键问题进行分析研究,实现并网发电的同时进行谐波治理,提高系统运行水平。系统在实际应用中,其光伏阵列易受到外界环境的影响,使得功率-电压输出特性曲线产生多峰值现象。在这种情况下,传统的最大功率追踪方法容易陷入局部最大功率而错失实际最大功率,造成输出功率损失。针对传统的最大功率追踪方法无法寻得最优解的问题,本文在电导增量法的基础上进行改进,提出基于小生境技术的电导增量法。该技术将多峰值输出特性曲线设定为独立的小生境山峰,在每个小生境里进行最大功率点追踪寻找极值,利用精英保留策略从所有的极值中挑选出最大值即为全局最优解,并通过仿真平台验证改进后方法的实效性。通过仿真结果可知该方法能够很好地避免传统电导增量法无法寻求最大功率点的弊端,在随机光照强度下具有动态可靠性与速动性,且结构原理简单,能确保高效地实现全局最大功率点追踪,实现输出功率最大化,避免功率损失。为了实现带有源滤波功能的三相并网逆变器功能,提出一种统一控制策略,在光伏并网逆变器上增加有源滤波功能。该控制策略包含谐波电流检测和电流跟踪控制技术两个关键环节。在谐波电流指令获取环节,谐波检测是保证系统能够准确补偿的关键因素。根据负载电流特性结合最小均差算法,采用动态调整步长更新步长函数取值对谐波电流检测法进行改进,使系统快速、准确检测;在指令电流跟踪环节,采用电压电流双闭环控制策略,在电压外环控制中采用PI控制器稳定直流侧电压并为电流内环控制环节提供有功指令电流。采用基于准PR控制多重算法,使系统实现对基波分量和主要次谐波分量的精准跟踪,以达到统一控制目的。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上建立含有源滤波功能的三相并网逆变器系统仿真模型,让系统分别运行于完全光伏并网、只进行谐波治理及光伏并网与有源滤波统一控制三种不同工作模式并进行仿真验证,仿真结果表明了所提出的统一控制策略效果良好,能够满足三种不同工作状态的要求,在有效提高系统利用率的同时能够进行谐波治理。
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