基于LCL滤波器的光伏发电并网系统的研究

发布时间：2020-03-30 06:47

【摘要】：能源危机和环境污染两大难题制约着世界各国经济发展,清洁可再生能源成为各国研究的热点,太阳能以其独特的优势被争先发展,在新能源领域的占比逐年增长,故亟需发展光伏发电并网技术。为此,本文以光伏发电并网系统为研究对象,重点研究了光伏电池最大功率点跟踪算法、LCL滤波器参数设计以及逆变器并网控制策略,具体内容及成果如下:1、研究光伏电池工作原理并建立等效数学模型,得到了在不同条件下的输出特性曲线,并分析光伏电池最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)原理及方法。针对存在遮蔽情况时,光伏阵列输出的功率-电压(P-U)曲线变成多个极值点,使得传统最大功率点跟踪方法失效。为此,提出了一种复合的MPPT方法,该方法主要分为两个部分,首先利用粒子群优化算法解决多个极点问题,能够迅速的定位到最大功率点附近,再用小步长的电导增量法进行二次搜索,精确找到全局最优解。最后选择Boost电路进行仿真实验,结果表明,光伏阵列在遮蔽或非遮蔽条件下,该复合控制方法的结果比粒子群优化算法或电导增量法更加精确,证明了该方法的正确性和有效性。2、介绍三相并网逆变器拓扑结构、输出滤波器结构。对比LCL滤波器与L型滤波器在相同电感值的情况下,前者对高频谐波抑制效果更为理想,并广泛应用在并网系统中,但LCL滤波器存在一个谐振尖峰,且元件参数具有相互影响,设计困难,难以快速准确得出结果等弊端。基于此建立了LCL型并网逆变系统的数学模型,分析了抑制谐振尖峰的两种方式,同时重点研究LCL滤波器参数设计,综合考虑各个参数的约束条件,提出了利用粒子群算法优化LCL滤波器的参数,并详细介绍了算法流程,最后通过仿真快速得到了LCL滤波器参数组,其适应度值均符合条件,并选择最小适应度值的参数组在逆变器并网系统中进行仿真验证。3、针对LCL型逆变器并网系统,对比分析了网侧电流闭环控制和逆变器侧电流闭环控制方案,根据得到的根轨迹图确定了后者闭环控制系统更稳定,同时为提高系统功率因数,在单电流环的基础上引入电容电流环,双环控制,建立模型后进行仿真实验,分别选用粒子群算法和传统设计方法的参数值进行对比,由FFT分析可得出粒子群算法设计的滤波器参数值具备更好的滤波性能,谐波畸变率明显减小,证明了该方法的正确性和优越性。最后搭建了三相光伏发电并网系统模型,在电流双环的基础上加入电压外环,仿真结果验证了三环控制策略的有效性以及系统的稳定性。
【图文】：

基于LCL 滤波器的光伏发电并网系统的研究结构是整个系统的核心部分，关系到能否成功并网，根据系统分和发电部分，可将其分为隔离型和非隔离型。在变压器是通过两端绕组比来进行的，转化过程都会先将电能转化能，实际操作时会有发热等不可避免的因素，这必然存在器的形式较多，即非隔离型。在非隔离型形式中，常用拓。

图 1.1 单级式并网发电系统Fig.1.1 Single stage grid connected power generation syste/AC 逆变器和电网三部分组成的单级式并网发电系是 DC/AC 部分，，这部分需要实现 PV 阵列的 MPPT、程。虽然单级式结构简单，成本低，但在逆变器环难操作。同时，电网线电压为 380V，如按照常规并网前直流侧电压约 620V，这就相当于光伏阵列直流侧的高电压，对发电系统的绝缘性要求也会变只多了一个 DC/DC 变换器，这就是两级式并网发电成 PV 阵列的 MPPT 和直流电压升高的过程，而 DC简化了整个系统的控制策略，易实现且不易出错，
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615;TN713

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本文编号：2607202