光伏并网逆变器的LCL滤波器优化与设计

发布时间：2017-05-02 08:15

  本文关键词：光伏并网逆变器的LCL滤波器优化与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光伏发电在全球能源消耗方式中有着重要地位,太阳能光伏发电毫无疑问地成为将来重要能源供给来源。光伏并网逆变器作为光伏发电系统的关键环节,担当着能量转换与控制的重要角色,所以并网逆变器的研究成为电力电子行业的重点内容。逆变器开关器件是电网重要的谐波污染源,LCL型并网逆变器拥有较高的滤波性能,被普遍应用在高电压大功率场合,但自身谐振问题将导致系统进入不稳定状态,要求添加有关控制方法和改进结构才能满足并网要求。本文的研究工作主要有:(1)通过重点分析光伏并网逆变器这一关键环节,介绍了并网逆变器的研究现状,并按照并网电流谐波要求,提出了谐波消除方案;介绍了并网逆变器的基本拓扑布局,建立了光伏并网逆变器的数学模型;凭借并网逆变器控制方案的现状为依托,从并网滤波器这一对象出发,研究了采取不同滤波结构下并网逆变器的控制方法,并将LCL结构作为研究关键。(2)详细分析了目前国内外LCL滤波器不同参数的选定要求,并提出了该系统的参数优化方案,在该方案下电感值要求低、拥有显著的滤波效果,并给出设计实例;针对LCL滤波器的固有谐振问题,再对比国内外重点谐振抑制方法,对LCL滤波器的谐振抑制方案作了优化,提出了分裂电容阻尼方案和分裂电容改进型方案,并对它们的谐振抑制效果和阻尼损耗进行研究;针对系统高频谐波,尤其是开关频率处和二倍开关频率处的谐波,优化了LCL滤波器的拓扑结构,提出两种LCL改进拓扑结构,并分析对比了两种滤波器的性能。(3)利用Matlab中的Simulink平台,建立并网逆变器模型用于仿真及理论验证。利用仿真实验,对提出的两种谐振抑制优化方案,分裂电容阻尼方案和分裂电容改进型方案,进行逐一验证,得出它们能够进一步降低并网电流畸变率以及系统的损耗。此外,验证了LCL滤波器拓扑结构优化方案,即LLCL和LCLLC型拓扑,它们有更好的谐波抑制能力,同时将两者的阻尼方案进行比较分析,仿真得出,LLCL以及LCLLC改进型滤波结构能有效地滤除开关频率处谐波,LCLLC结构比LLCL结构有更强的高频谐波衰减特性。最后,对光伏并网逆变器硬件测试平台中的重点模块进行设计,包括主电路的整体设计和把TMS320F2812作为主控芯片的控制电路等模块的设计,为进一步的硬件测试提供一定的基础。
【关键词】：并网逆变器 LCL滤波 无源阻尼 分裂电容 LCL改进拓扑
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464;TN713
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题来源与研究意义10-12
• 1.2 光伏发电技术的发展现状12-13
• 1.2.1 国外光伏发电技术的发展现状12
• 1.2.2 国内光伏发电技术的发展现状12-13
• 1.3 光伏发电系统的组成13-15
• 1.4 光伏并网逆变器15-16
• 1.4.1 光伏逆变器并网要求15
• 1.4.2 光伏并网逆变器的基本功能和性能指标15-16
• 1.5 并网逆变器的研究现状16-19
• 1.5.1 并网逆变器的拓扑结构现状16-18
• 1.5.2 交流滤波器的设计及其谐振抑制研究18-19
• 1.6 课题研究的主要内容19-21
• 第二章 光伏并网逆变器的建模21-33
• 2.1 前言21
• 2.2 L型滤波器的光伏并网逆变器的数学模型与控制21-25
• 2.2.1 L型滤波器的光伏并网逆变器的拓扑布局与数学模型21-24
• 2.2.2 L型滤波器的并网逆变器的控制24-25
• 2.3 LC型滤波器的光伏并网逆变器的数学模型与控制25-28
• 2.3.1 LC型滤波器的并网逆变器的拓扑布局和数学模型25-27
• 2.3.2 LC型滤波器的并网逆变器的控制27-28
• 2.4 LCL型滤波器的光伏并网逆变器的数学模型与控制28-32
• 2.4.1 LCL型滤波器的光伏并网逆变器的拓扑布局与数学模型28-30
• 2.4.2 三种滤波器的性能分析30-31
• 2.4.3 LCL型滤波器的光伏并网逆变器的控制31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章LCL型并网逆变器控制研究与结构优化.33-53
• 3.1 LCL滤波器的参数设计33-36
• 3.2 LCL滤波器设计实例36
• 3.3 LCL滤波器的阻尼控制算法36-47
• 3.3.1 无源阻尼方案36-39
• 3.3.2 完全电容阻尼方案39-40
• 3.3.3 分裂电容阻尼方案和分裂电容改进型阻尼方案的分析40-44
• 3.3.4 有源阻尼方案44-47
• 3.4 LCL滤波器改进拓扑的研究47-50
• 3.4.1 LLCL型滤波器的性能分析48-49
• 3.4.2 LCLLC型滤波器的性能分析49-50
• 3.5 PI控制器的设计50-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 并网逆变器的硬件设计53-62
• 4.1 并网逆变器的硬件布局53-54
• 4.2 并网逆变器的主电路设计54-55
• 4.2.1 直流侧电容的参数设计54
• 4.2.2 开关管的选择和实现54-55
• 4.3 三相光伏并网逆变器的控制电路设计55-61
• 4.3.1 控制芯片的选择55-56
• 4.3.2 供电电路的设计56-58
• 4.3.3 电压电流采集电路的设计58-59
• 4.3.4 驱动电路的设计59-60
• 4.3.5 光耦隔离电路的设计60-61
• 4.3.6 电网电压相位捕获电路的设计61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 系统仿真结果分析62-68
• 5.1 系统整体结构仿真模型62-63
• 5.2 LCL滤波器无源阻尼方案下的逆变系统的仿真结果63-65
• 5.3 LLCL滤波器的逆变系统电流仿真分析和比较65-66
• 5.4 LCLLC滤波器的逆变系统电流仿真分析和比较66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间的研究成果74-75

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  本文关键词：光伏并网逆变器的LCL滤波器优化与设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：340605