基于准比例谐振控制的三相并网光伏逆变器的研制

作     者：陈红生 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨苹

授予年度：2013年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光伏 逆变器 LCL滤波器 准比例谐控制 谐波补偿 

摘      要：世界范围内的能源危机和环境问题，迫使人类寻找可替代传统能源的可再生能源。光伏并网发电是可再生能源中最具商业应用前景的应用形式之一。并网逆变器是光伏并网发电的关键部件，决定着光伏并网发电系统的电能质量和系统效率。光伏并网发电系统通过滤波器接入电网，LCL滤波器中的电容为高频谐波提供通路，相比L滤波器有更好的滤波效果。因此，本文研究基于LCL滤波的三相光伏逆变器控制技术，为中大型光伏并网系统中的三相光伏逆变器的研制打下基础。本文所做的主要工作包括： 1.针对光伏发电系统最大功率跟踪控制与无功功率调节的要求，设计了具备最大功率跟踪的光伏逆变器有功功率调节单元，以及无功功率调节单元，实现了光伏逆变器有功功率与无功功率的独立控制。2.针对光伏逆变器LCL滤波器存在谐振峰值，本文采用增加电容支路串联电阻的方法抑制谐振峰值，详细地设计了LCL滤波器参数，推导基于LCL滤波逆变器在abc, αβ,dq坐标轴数学模型。 3.针对光伏逆变器LCL滤波逆变器在静止abc、dq坐标轴下各轴的电流之间存在耦合问题，本文在静止坐标系下加入准PR控制器，给出详细设计过程，证明了加入控制器后系统稳定并具有较好的稳态和动态效果。 4.针对电网电压可能出现谐波和不平衡现象，光伏逆变器参考电流将会出现谐波，按照传统的谐波补偿方法，逆变器输出并网电流不能有效抑制谐波，为此本文设计了一种改进型谐波补偿方法，可以有效地抑制参考电流的谐波。 5.在Matlab/Simulink中搭建逆变器仿真模型，并研制10KVA三相光伏逆变器样机。在理想电网下仿真准PR控制的逆变器，在非理想电网下仿真改进型谐波补偿方法。最后进行样机实验，给出实验波形和实验结果分析。 仿真结果表明：本文设计的准PR控制逆变器能实现无误差跟踪参考信号，逆变器实现有功、无功功率独立控制，并网电流具有很好的稳态和动态性能，设计的谐波补偿方法相比传统的谐波补偿有更好的效果。实验结果表明本文设计的准PR控制逆变器能够实现逆变并网功能。