帶有源濾波功能的光伏并網(wǎng)逆變器研究.pdf

1、針對傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器具有間歇性、設(shè)備利用率低，單臺有源電力濾波器(Active Power Filter, APF)設(shè)備成本高、經(jīng)濟(jì)性不明顯等問題，本文研究了帶有源濾波功能的光伏并網(wǎng)逆變器。與普通光伏并網(wǎng)逆變器及APF相比，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本不變、硬件成本幾乎不增加的條件下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了光伏并網(wǎng)和有源濾波功能。既改善了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，又降低了應(yīng)用成本，提高了整個(gè)裝置的利用率。本文主要工作總結(jié)如下:
　　(1)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇及可行性分

2、析
　　分析光伏并網(wǎng)逆變器和APF的工作原理，通過對比兩者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)相似的單級式三相光伏并網(wǎng)逆變器和并聯(lián)型APF作為研究對象，進(jìn)行統(tǒng)一控制。分析了基于同一硬件平臺實(shí)現(xiàn)兩者功能的可行性以及帶APF功能的光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理。
　　(2)系統(tǒng)核心控制算法的研究與設(shè)計(jì)
　　針對系統(tǒng)需要同時(shí)跟蹤基波和各次諧波電流的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析五種常用電流內(nèi)環(huán)控制器在本文中的優(yōu)缺點(diǎn)。將重復(fù)控制和PI并聯(lián)組成的復(fù)合控制器應(yīng)用于本系

3、統(tǒng)，改善重復(fù)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)了無差拍和重復(fù)+PI兩種電流內(nèi)環(huán)控制器并進(jìn)行對比研究。此外，研究了系統(tǒng)在光伏并網(wǎng)、APF以及同時(shí)并網(wǎng)和APF這三種工作模式的切換以及輸出電流限制等問題。對系統(tǒng)中的核心算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，如:基于雙二階廣義積分濾波器的軟件鎖相環(huán)、基于id-iq法諧波檢測算法以及直流側(cè)電壓外環(huán)控制器等。
　　(3)基于模型設(shè)計(jì)自動(dòng)生成代碼方法的應(yīng)用
　　針對傳統(tǒng)電力電子裝置開發(fā)過程中軟件研發(fā)周期長，代碼測試及驗(yàn)證

4、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。本文利用Matlab/Simulink搭建控制算法仿真模型，對關(guān)鍵算法仿真驗(yàn)證之后，采用基于模型設(shè)計(jì)的方法，自動(dòng)生成適用于TMS320F28335的軟件代碼。并在Matlab環(huán)境下進(jìn)行軟件在環(huán)測試，驗(yàn)證自動(dòng)生成代碼的正確性。最后和手動(dòng)編寫的底層代碼集成，完成整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，縮短了軟件開發(fā)周期。
　　(4)系統(tǒng)諧波補(bǔ)償效果衡量方法的研究
　　仿真和實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)工作在同時(shí)并網(wǎng)和APF模式時(shí)，由于補(bǔ)償諧波的同時(shí)向電

5、網(wǎng)注入了有功基波電流導(dǎo)致電網(wǎng)基準(zhǔn)電流與單獨(dú)APF模式不同，而不能僅通過電流諧波畸變率(Total Harmonics Distortion，THD)的數(shù)值來準(zhǔn)確分析諧波補(bǔ)償效果。研究用諧波補(bǔ)償率來衡量系統(tǒng)諧波補(bǔ)償效果的方法，可以準(zhǔn)確分析出系統(tǒng)的諧波補(bǔ)償性能。
　　利用Matlab對系統(tǒng)仿真，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行測試，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)可以運(yùn)行在三種工作模式下;重復(fù)+PI控制的穩(wěn)態(tài)性能要優(yōu)于無差拍控制，使系統(tǒng)在并網(wǎng)模式時(shí)并網(wǎng)電流