论文部分内容阅读
随着传统化石能源的日益枯竭以及环境问题的日益突出,能源问题已然成为世界各国面临的巨大挑战。大力发展可再生能源成为未来发展的趋势,太阳能光伏发电以其清洁环保可再生的优点,近年来得到了越来越多的关注。由于大量非阻性负载的接入,会影响公共节点电压。为减少系统无功补偿装置的投入,提高光伏发电系统利用率,开展光伏发电系统光伏发电与无功补偿的统一控制策略的研究具有重要意义。论文首先介绍了常用的三相光伏发电系统电路拓扑,从系统结构、装置成本、运行效率等方面进行比较,并结合本文研究的内容,确定选用两级式非隔离型三相LCL并网逆变器结构,与配电网静止同步补偿器比较,得出他们有许多共同之处。因此考虑对光伏发电和无功补偿进行统一控制。给出了系统的整体控制框图,并对并网电流有功指令和无功指令的获取进行了分析,利用功率前馈加快系统的响应速度。通过对比传统的电流跟踪控制方法与同步旋转坐标系下准比例积分(synchronous reference frame quasi proportional intergral,SRFQPI)控制方法,采用SRFQPI实现指令电流的无静差跟踪,并降低电网频率偏移对并网电流的影响,提高系统对电网频率偏移的鲁棒性。逆变器输出滤波器采用LCL滤波器,其体积小,对高次谐波具有良好的抑制效果,但是LCL滤波器存在一个谐振点,会导致并网电流不稳定,因此需要对谐振进行抑制。对传统的谐振抑制策略进行了分析比较,介绍了无源阻尼控制和电容电流反馈有源阻尼控制方法。由于无源阻尼会增加系统的附加损耗,电容电流反馈有源阻尼方法中电容电流较小,检测不准确而限制了其应用。本文采用并网电流反馈的有源阻尼方法增加系统阻尼,抑制LCL谐振,它等效在电容两端并联RC支路,在不增加附加损耗的情况下抑制了 LCL谐振尖峰。并对并网电流反馈控制方法的参数进行了设计。最后,研制了一台30kW的LCL型三相光伏并网逆变器,详细阐述了实验样机中主电路参数设计与器件选型;研究了控制系统的硬件电路,给出了外围电路设计;对控制系统软件程序进行了编写,并给出了主程序、保护程序、中断程序的流程图等。通过实验验证了本文所采用的控制方法的有效性。