光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中LCL濾波器性能分析與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著化石能源的逐漸枯竭和人類對(duì)能源需求量的增大，供需不平衡的關(guān)系導(dǎo)致如煤和石油等化石能源的價(jià)格逐步走高。同時(shí)由于對(duì)化石能源過度的開采和利用，對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。因此，為了滿足人類對(duì)能源與日俱增的需求量，對(duì)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的改革勢(shì)在必行。世界各國(guó)為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，紛紛出臺(tái)相關(guān)扶持政策來(lái)加大對(duì)可再生能源的研究?？稍偕茉慈顼L(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源在近年來(lái)均得到了大量的研究和利用。
　　由于光伏陣列的輸出形式為直流因此不能直接供

2、給負(fù)載使用，也不能與電網(wǎng)相連進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行。因此需要一個(gè)中間能量變換環(huán)節(jié)將電能進(jìn)行變換，其中間橋梁設(shè)備主要為光伏逆變器。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)效果直接受到光伏逆變器的效果影響。同時(shí)，由于光伏逆變器的輸出含有大量的諧波分量，必須對(duì)其輸出諧波加以抑制。
　　本文所研究的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，采用兩級(jí)式拓?fù)?。前?jí)包括太陽(yáng)能電池陣列和 DC-DC變換電路，后級(jí)包括三相并網(wǎng)逆變器和 LCL濾波器。論文首先對(duì)光伏電池的輸出特性進(jìn)行分析，從而建立其工

3、程模型。對(duì)常用的 MPPT方法進(jìn)行分析對(duì)比，選取梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法對(duì) DC/DC變換電路進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的功能為后續(xù)研究工作提供基礎(chǔ)。對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)后級(jí)基于 LCL濾波的并網(wǎng)逆變器進(jìn)行一般建模，采用雙閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)逆變器的并網(wǎng)控制。在仿真軟件中建立光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)所建立的光伏電池模型、MPPT控制策略及逆變器并網(wǎng)控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。
　　由于光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端通常含有大量諧波成分，其諧波主要為

4、倍數(shù)于其開關(guān)頻率的高頻諧波分量。如果任由諧波注入電網(wǎng)中，將使得整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，從而將給所有與此電網(wǎng)相連的電氣設(shè)備和負(fù)載帶來(lái)危害。因此必須采用適當(dāng)方法對(duì)注入電網(wǎng)的諧波分量進(jìn)行合理有效的抑制。通常所采用的諧波抑制方式是在并網(wǎng)逆變器的輸出端和電網(wǎng)之間串聯(lián)接入一個(gè)無(wú)源濾波器。常用的無(wú)源濾波器主要有 L型、LC型及 LCL型濾波器。由于在相同的諧波抑制效果下， LCL濾波器所需要的濾波總電感最小，因此能夠有效降低濾波器的體積、重量以及成本

5、，從而在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但由于LCL濾波器本身是一個(gè)三階系統(tǒng)具有一個(gè)固有諧振點(diǎn)，若不加以控制，在其固有諧振點(diǎn)附近的高頻電流將產(chǎn)生振蕩，會(huì)造成入網(wǎng)電流達(dá)不到入網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。
　　采用LCL濾波器能夠有效的對(duì)諧波進(jìn)行抑制，LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的濾波性能起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法通過對(duì)各個(gè)參數(shù)分別計(jì)算后再驗(yàn)證其是否滿足限制條件要求。如果所設(shè)計(jì)的濾波器參數(shù)不能滿足限制條件的要求，則需要重新進(jìn)行參數(shù)取