基于虚拟阻抗的光伏逆变器谐波抑制策略及其优化研究

发布时间：2020-05-09 02:21

【摘要】：电力电子技术的迅速发展使得配电网电力电子化趋势加快,非线性负荷的接入给电网造成的电能质量问题日趋严重,低压配网的谐波问题受到广泛关注。鉴于分布式光伏电源在低压配网的广泛应用是整体发展趋势,但由于光伏逆变器的工作时间有限,其大部分时间都处于待机状态,考虑将其有效利用是非常必要的。鉴于光伏逆变器的拓扑结构与有源滤波器相似,即便其处于光伏逆变状态,将其设计为具备兼具滤波功能也是可行的。因此,本文的主要目的是研究一种基于虚拟阻抗的光伏逆变器谐波抑制策略及其优化研究,改进系统控制器与谐波提取方法,通过检测并网点谐波电压用于控制以改善电能质量,并通过对虚拟阻抗值寻优达到目标抑制效果。本文首先对LCL型光伏逆变器进行了研究,建立了同步旋转坐标系下的LCL型光伏逆变器的数学模型,并分析坐标变换对LCL谐振的影响。在此基础上,针对现有控制器对谐波信号跟踪效果差或计算量大的缺陷,选取了适用于本课题的改进“PI+重复”控制器,通过仿真分析对比控制器的性能,在不增加计算量的情况下提高了对谐波信号的控制精度与动态响应。其次,改进了二阶广义积分器(Second-Order Generalized Integrator,SOGI)的谐振频率、输入信号前向通道,设计了频率自适应、交叉反馈的谐波提取方法,使得所提谐波检测方法在不平衡、畸变电网下可高精度提取谐波,同时可保证电压锁相。然后,针对传统谐波补偿方法需对线路改造加装电流互感器的问题,提出采用一种基于虚拟阻抗的光伏逆变器谐波抑制策略,其仅需检测并网点电压谐波,使得光伏逆变器在发出有功功率的同时,可抑制并网点的谐波;再者,指出使得谐波抑制效果最佳的虚拟阻抗的存在性,故对最佳虚拟阻抗进行搜索优化研究,进一步提出利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)解决最佳虚拟阻抗值的不确定性问题,使谐波抑制效果最佳;接着,通过仿真对以上算法的可行性进行验证。最后,搭建了具备谐波抑制功能的光伏逆变器样机实验平台,实验证明所提控制理论可准确检测谐波信号并有效降低并网点电压谐波。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

【参考文献】