基于MATLAB的分布式光伏发电系统谐波分析

发布时间：2020-03-31 06:25

【摘要】：煤、石油、天然气等传统能源在大量消耗的同时会对我们的环境造成严重污染。为此,人们试图探索光能、风能等清洁能源来代替传统能源。这其中,分布式光伏发电逐渐为人们所接受和发展利用,同时国家颁布了各项光伏政策以鼓励企业、居民使用分布式光伏发电系统,进而缓解环境压力和用电压力。然而,分布式光伏发电虽然具有污染小、可发电用电并存、供电方式灵活等优点,但又不可避免的存在一些弊端——太阳能经过电力电子装置转换时,会向电网注入谐波。谐波的增加会提高系统损耗、加速设备老化、影响电能质量,因此分析分布式光伏发电系统的谐波影响具有重要意义。首先,阐述了光伏发电的研究背景和意义以及发展现状。介绍了分布式光伏发电的特点、主要组成部分,同时分析研究了太阳能电池的重要参数、工作原理和等效电路图,并利用Matlab/Sumilink仿真了不同环境温度和光照强度下光伏电池的伏安特性和功率电压特性,结论表明光伏电池的最大输出功率会受到光照强度和环境温度的影响。为了使光伏电池的功率电压工作点尽可能的处于最大功率点,通过四种方法对最大功率点跟踪进行分析,并利用其中两种方法进行了仿真对比。其次,本文对谐波的理论知识进行介绍,包括谐波的定义及产生原因,对谐波的危害进行了分析,并提出抑制谐波的措施。然后,利用Matlab/Simulink搭建了分布式光伏发电系统仿真模型,对逆变器在不同拓扑结构下,其端口输出的电压特性和谐波含量及分布情况进行仿真,在模型中选用了两种不同拓扑结构的逆变器,分别是两电平逆变器和NPC三电平逆变器,且两种逆变器除拓扑结构不同以外,其他参数均保持一致。最后,利用NPC三电平逆变器模型来仿真分析逆变器在额定功率下和不同输出功率下,输出的电流特性和谐波的含量及分布情况,分析发现逆变器在额定功率下,输出的三相电流波形最为光滑,且谐波含量最低,当输出额定功率降低时,三相电流的波形的毛刺开始变得明显,谐波的含量亦随之增大,当功率下降到额定功率的20%之后,谐波的含量产生明显的增长。
【图文】：

光伏发电,太阳能电池,开路电压

图 2-1 光伏发电并网系统Fig2-1Photovoltaic grid-connected system2 太阳能电池概述2.1 太阳能电池的性能参数（1）开路电压OCV开路电压OCV ：开路电压其实就是在开路情况下，p-n 结两端的测量电压，这个值就是太阳能电池的输出电压。（2）短路电流短路电流SCI ：就是将 p-n 结短路，当输出端处于短路状态时，流经太阳能电池两的电流值，其数值与光生电流的数值一致。（3）最大输出功率

太阳能电池,I-V特性,工作点,填充因子

图 2-2 太阳能电池的 I-V 特性和工作点Figure 2-2 I-V characteristics and working points of solar cells填充因子定义：OCSCOCSCOPOPVIVIVIFFmaxp 在很大程度上都影响着填充因子，，串联电阻和填充因子充因子成正比变化。其变化原因都是因为串联电阻增大联电阻增大时，会使得开路电压减小。的外部回路上接入负载电阻时，太阳光入射能量转换为能电池的输出功率与入射的太阳光功率之比[17]，（太阳能电池的输出功率/ 入射的太阳光功率）VIFFVIPSOCSCOPOPin ( / ) 100%
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615

【参考文献】