单相光伏并网逆变器网侧滤波技术的研究与实现(附件)【字数：11399】
摘 要随着时代的迅速发展，资源过度开发，环境污染，造成能源短缺，环境保护成为当今时代的主题，可再生能源是未来社会的大势所趋。随着电力电子技术的发展，光伏发电系统在世界范围内得到了广泛发展。利用光伏阵列产生的电能最好的办法是直接把它送到交流电源，而不用电池组，并且积极开展光伏并网逆变器的研发工作。由光伏电池阵列产生的直流电通过逆变器转换成电网所需的交流电，大大节约了能源。本文的主要研究内容分析单相光伏并网逆变器的工作原理，由于变换会产生高次谐波需要用到滤波器，并对滤波器、、的三种滤波性能进行了分析，选择了谐波抑制型滤波器，并考虑其约束条件来确定,的值。并且采用了并网电流为外环控制，电容电流为内环控制的双电流环控制来抑制三阶系统LCL滤波器产生的谐波振荡，设计了PI控制器，确定了比例积分控制器参数。最后，在软件平台MATLAB/SIMULINK的基础上，构建了并网逆变器的仿真模型，对于设计系统存在的谐波，用THD图和仿真图观察并网电流波形，结果表明，设计的控制器能够有效减小入网电流的总谐波失真（THD），使并网逆变器稳定工作，根据其波形和数据验证了并网逆变器双闭环控制设计抑制谐波的效果。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状 1
1.3本课题将研究的内容 2
第二章 光伏并网逆变系统工作原理及控制技术 3
2.1光伏并网发电系统 3
2.2单相光伏并网逆变系统工作原理 3
2.3光伏并网逆变器控制技术 4
第三章 单相光伏并网逆变器滤波器的设计 10 3.1单相光伏并网逆变器输出滤波器的选择 10
3.2 LCL型滤波器约束条件 12
3.3滤波器参数设计 12
第四章 系统仿真 16
4.1并网电流直接控制参数 16
4.2并网电流直接控制和电流双环控制效果分析 16
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着传统能源日益短缺，可再生能源成为未来社会的大势所趋，但对新能源的研究还未成熟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，本文主要研究的光伏发电也是新能源的重要部分 [12]。目前，光伏发电效率低下，受环境因素影响较大，系统成本高，太阳能光伏发电在国内市场的推广应用仍存在一定困难，光伏发电在一定水平上涉及大量的逆变器。可对交流电压波形产生累积影响电能质量。光伏电池通过滤波产生直流电，控制逆变器锁相等环节，强化了光伏电站在短电网干扰下的运行能力。
光伏并网逆变器是一种DCAC变换中将直流转换成交流的装置，不可以直接接负载。为了防止故障发生，并网逆变器必须接在电网上，实现孤岛保护功能，保障安全，如果直接接负载，输出是断开的。光伏并网逆变器为了提高电池组的利用率，采用最大功率点跟踪技术，使系统以高效率对蓄电池充电 [3]。成为太阳能利用最广泛的一种方式。
但逆变器从低压直流到高压交流，电路振荡升压会存在开关频率，开关频率并不是过高就好，虽然能平衡电流波形，但是对设备的干扰就大，易造成谐波失真，这是需要选择适当的滤波器来抑制谐波 [45]。滤波器是电路的由电容和电阻组成的滤波器，通过滤波器的通用滤波器将用于LCL滤波器，因为电流连接到系统，滤波器的滤波器 能够阻断调节能力，调节电压会通过系统对抗系统中的变化， 存在谐波峰值，导致高频谐振[68]。 因此研究LCL滤波器并网逆变器的控制技术具有重要意义。
1.2研究现状
由于电力电子技术的迅速发展，光伏发电系统在世界范围内得到了广泛发展[912]。国内光伏逆变器生产企业正在不断兴起，国内光伏逆变器的生产优势主要有：采用最大功率点跟踪方法(MPPT)保证太阳能板输出电压高于蓄电池当前电压，利用电力电子中合适的器件配合响应的软件，使系统始终以最大功率输出，降低了太阳能电池组件的利用率，有效地解决了运行不稳定，停止时间和灯光变化。 通过使用该国的专利自动知识产权和发现岛屿，目前还不清楚干扰网格系统的流程，可以应用在网络中，也可以应用在并行网络中。 采用全数字伺服，具有自动运行和完整性保护功能，可靠性高，日常数据自动存储，可查询运行数据8年，便于统计和分析。 采用有源能源技术为了保护好逆变器，其外壳用了防水防爆材料，驱散器件运行热量，保护逆变器，延长逆变器使用期限。设计方式更加进步，系统自然冷却，无风扇，降低维护成本， 重量轻，体积小，安装灵活。
光伏逆变器的主要要求：为了较高效率的利用光伏电池，因此其逆变器效率也有所提高。光伏电站一般坐落于边远地区，没法做到时刻有人在此看管维修，因此要求其元器件有较高的可靠性，有多种保护装置应对安全问题。 太阳能电池的端电压随着日照强度和负载的变化而变化，特别是当年龄变化的电池电压较大时，所以要求变频器的输入电压具有广泛的应用范围。
提高电源的转换效率是光伏并网逆变器研究的一个永恒问题，效率越高性价比就会越低，为了维持很高的效率和良好的价格竞争，需要有所改善：采用一对一或者多个MPPT控制的光伏并网逆变器，可以提高逆变系统的效率。提高系统的安全性，并网运气会造成系统对地漏电；太阳能阵列会被串联成很高的直流输出电压使用，以此来提高效率，但会产生难以消除的直流电弧，易造成火灾。此外，发电成本预计约为元光伏发电系统市场化的发展受到限制，逆变系统要兼容智能电网，来适应智能电网的发展。
1.3本课题将研究的内容
运用电力电子仿真与设计软件，研究光伏并网发电系统并网原理和输出滤波器技术，在此基础上，利用Matlab软件搭建仿真平台，采用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation)方法，对设计系统的闭环参数进行了仿真分析，要求在高质量正弦波下逆变器输出的交流电流稳定， 输入并网电流必须与输出电网电压同频同相。 本课题的研究提出了光伏发电系统的理论价值和工程应用价值。
本课题研究光伏并网发电系统中并网原理和输出滤波器技术。在此基础上，进行并网控制技术及输出滤波器设计，并进行建模与仿真分析。通过检阅书籍，自主学习和提问老师来完成以下学习内容 ：
1、广泛阅读光伏并网和滤波技术相关书籍和文献资料，全面、深入了解光伏并网发电系统的现状与发展。
2、进行充分文献调研，分析现有的并网和滤波技术原理及各自优缺点，并提出合适的设计方案。
3、掌握Matlab电力电子仿真与设计软件，设计系统双电流环控制参数，采用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation)，脉冲宽度控制方法进行仿真分析。
4、结合具体情况进行分析，完成系统设计任务。
5、完成毕业设计论文的撰写和毕业答辩任务。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状 1
1.3本课题将研究的内容 2
第二章 光伏并网逆变系统工作原理及控制技术 3
2.1光伏并网发电系统 3
2.2单相光伏并网逆变系统工作原理 3
2.3光伏并网逆变器控制技术 4
第三章 单相光伏并网逆变器滤波器的设计 10 3.1单相光伏并网逆变器输出滤波器的选择 10
3.2 LCL型滤波器约束条件 12
3.3滤波器参数设计 12
第四章 系统仿真 16
4.1并网电流直接控制参数 16
4.2并网电流直接控制和电流双环控制效果分析 16
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着传统能源日益短缺，可再生能源成为未来社会的大势所趋，但对新能源的研究还未成熟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，本文主要研究的光伏发电也是新能源的重要部分 [12]。目前，光伏发电效率低下，受环境因素影响较大，系统成本高，太阳能光伏发电在国内市场的推广应用仍存在一定困难，光伏发电在一定水平上涉及大量的逆变器。可对交流电压波形产生累积影响电能质量。光伏电池通过滤波产生直流电，控制逆变器锁相等环节，强化了光伏电站在短电网干扰下的运行能力。
光伏并网逆变器是一种DCAC变换中将直流转换成交流的装置，不可以直接接负载。为了防止故障发生，并网逆变器必须接在电网上，实现孤岛保护功能，保障安全，如果直接接负载，输出是断开的。光伏并网逆变器为了提高电池组的利用率，采用最大功率点跟踪技术，使系统以高效率对蓄电池充电 [3]。成为太阳能利用最广泛的一种方式。
但逆变器从低压直流到高压交流，电路振荡升压会存在开关频率，开关频率并不是过高就好，虽然能平衡电流波形，但是对设备的干扰就大，易造成谐波失真，这是需要选择适当的滤波器来抑制谐波 [45]。滤波器是电路的由电容和电阻组成的滤波器，通过滤波器的通用滤波器将用于LCL滤波器，因为电流连接到系统，滤波器的滤波器 能够阻断调节能力，调节电压会通过系统对抗系统中的变化， 存在谐波峰值，导致高频谐振[68]。 因此研究LCL滤波器并网逆变器的控制技术具有重要意义。
1.2研究现状
由于电力电子技术的迅速发展，光伏发电系统在世界范围内得到了广泛发展[912]。国内光伏逆变器生产企业正在不断兴起，国内光伏逆变器的生产优势主要有：采用最大功率点跟踪方法(MPPT)保证太阳能板输出电压高于蓄电池当前电压，利用电力电子中合适的器件配合响应的软件，使系统始终以最大功率输出，降低了太阳能电池组件的利用率，有效地解决了运行不稳定，停止时间和灯光变化。 通过使用该国的专利自动知识产权和发现岛屿，目前还不清楚干扰网格系统的流程，可以应用在网络中，也可以应用在并行网络中。 采用全数字伺服，具有自动运行和完整性保护功能，可靠性高，日常数据自动存储，可查询运行数据8年，便于统计和分析。 采用有源能源技术为了保护好逆变器，其外壳用了防水防爆材料，驱散器件运行热量，保护逆变器，延长逆变器使用期限。设计方式更加进步，系统自然冷却，无风扇，降低维护成本， 重量轻，体积小，安装灵活。
光伏逆变器的主要要求：为了较高效率的利用光伏电池，因此其逆变器效率也有所提高。光伏电站一般坐落于边远地区，没法做到时刻有人在此看管维修，因此要求其元器件有较高的可靠性，有多种保护装置应对安全问题。 太阳能电池的端电压随着日照强度和负载的变化而变化，特别是当年龄变化的电池电压较大时，所以要求变频器的输入电压具有广泛的应用范围。
提高电源的转换效率是光伏并网逆变器研究的一个永恒问题，效率越高性价比就会越低，为了维持很高的效率和良好的价格竞争，需要有所改善：采用一对一或者多个MPPT控制的光伏并网逆变器，可以提高逆变系统的效率。提高系统的安全性，并网运气会造成系统对地漏电；太阳能阵列会被串联成很高的直流输出电压使用，以此来提高效率，但会产生难以消除的直流电弧，易造成火灾。此外，发电成本预计约为元光伏发电系统市场化的发展受到限制，逆变系统要兼容智能电网，来适应智能电网的发展。
1.3本课题将研究的内容
运用电力电子仿真与设计软件，研究光伏并网发电系统并网原理和输出滤波器技术，在此基础上，利用Matlab软件搭建仿真平台，采用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation)方法，对设计系统的闭环参数进行了仿真分析，要求在高质量正弦波下逆变器输出的交流电流稳定， 输入并网电流必须与输出电网电压同频同相。 本课题的研究提出了光伏发电系统的理论价值和工程应用价值。
本课题研究光伏并网发电系统中并网原理和输出滤波器技术。在此基础上，进行并网控制技术及输出滤波器设计，并进行建模与仿真分析。通过检阅书籍，自主学习和提问老师来完成以下学习内容 ：
1、广泛阅读光伏并网和滤波技术相关书籍和文献资料，全面、深入了解光伏并网发电系统的现状与发展。
2、进行充分文献调研，分析现有的并网和滤波技术原理及各自优缺点，并提出合适的设计方案。
3、掌握Matlab电力电子仿真与设计软件，设计系统双电流环控制参数，采用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation)，脉冲宽度控制方法进行仿真分析。
4、结合具体情况进行分析，完成系统设计任务。
5、完成毕业设计论文的撰写和毕业答辩任务。
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