太阳能光伏发电并网逆变器的设计

目 录

摘 要

第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.1.1课题背景

1.1.2光伏发电的优点

1.2光伏发电研究现状

1.3谐波检测技术

1.4论文研究内容

第二章 光伏逆变器建模与谐波影响分析

2.1光伏逆变器拓扑结构

2.2逆变器参数计算

2.2.1 Boost电感计算

2.2.2直流母线电容计算

2.2.3 LC滤波器设计

2.3 Simulink建模

2.4电网谐波对并网电流的影响

2.5本章小结

第三章 基于电压电流双闭环控制的电压型并网控制策略研究

3.1电压电流双闭环控制

3.2谐波检测

3.3基于电压电流双闭环控制的电压型并网控制策略

3.3.1仿真分析

3.3.2光伏并网系统整体仿真

3.4本章小结

第四章 结论

参考文献

摘要：进入21世纪，社会经济蒸蒸日上，但随着化石能源的断崖式消耗以及环境的愈加恶劣，可再生能源的开发利用刻不容缓。而太阳能作为清洁无污染且用之不竭取之不尽的可再生能源之一，被得到了广泛关注。身为光电控制系统的关键部件，光电并网逆变器的电压型并网控制技术虽然操作简便，但其可靠性较低，仅适合于逆变器并网模式。本文将重点关注如何有效地控制并网电压，并采取相关控制策略来防止谐波干扰。本文首先采用双层并网的单相光伏并网逆变器，调整其电气特性。其次，采用电压电流双闭环控制策略来提高其并网效率。最后，文章通过分析仿真结果来评估谐波干扰对并网电压的影响。结果表明，电压电流双闭环控制策略能够有效地抑制光伏并网逆变器的振荡现象，并通过平移下垂曲线来保证逆变器的稳定性。此外，本文提出了一种新的并网控制策略，它能够有效地抑制谐波，从而保证发电机的稳定性。通过这种策略，我们能够使得光伏逆变器的并网更为稳健。

关键词：光伏发电；并网逆变器；谐波补偿；双闭环控制

Abstract: In the 21st century, the social economy is thriving, but with the cliff consumption of fossil energy and the worsening of the environment, the development and utilization of renewable energy is urgent. Solar energy, as one of the clean, pollution-free and inexhaustible renewable energy sources, has been widely concerned. As a key component of the photoelectric control system, the voltage-type grid-connected control technology of the photoelectric grid-connected inverter is easy to operate, but its reliability is low, and it is only suitable for the grid-connected mode of the inverter. This paper will focus on how to effectively control the grid-connected voltage and adopt relevant control strategies to prevent harmonic interference. In this paper, a double-layer grid-connected single-phase photovoltaic grid-connected inverter is used to adjust its electrical characteristics. Secondly, the voltage and current double closed-loop control strategy is adopted to improve the grid connection efficiency. Finally, the paper analyzes the simulation results to evaluate the influence of harmonic interference on grid-connected voltage. The results show that the voltage and current double closed-loop control strategy can effectively suppress the oscillation phenomenon of photovoltaic grid-connected inverters, and ensure the stability of the inverters by translating and sagging curves. In addition, a new grid-connected control strategy is proposed, which can effectively suppress harmonics and ensure the stability of the generator. With this strategy, we are able to make the grid-connection of PV inverters more robust.

Key words: photovoltaic power generation; Grid-connected inverter; Harmonic compensation; Double closed loop control

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• 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.1.1课题背景

自500年前，随着英国的工业革命，人们开始使用机械设备，从而使生产力迅速提升，使我们迈向现代化的新纪元。然而，这一变化并未改变，最近三百年，由于技术的不断改善，人们仍然渴望获取足够的能量，从而满足日益增长的经济和政治需求。随着科技的发展，化学燃料的广泛利用，不仅给我们的自然环境带来了巨大的改善，而且也给我们的社会发展提供了可观的经济收益.然而，这种可持续发展的模式也给我们的未来带来了潜在的危险，因此，我们必须加强科技的研究，以减少化学燃料的消耗，保护我们的自然环境，并且要求我们尽可能减少二氧化碳的排放，以减少我们的经济损失，并保护我们的自然环境。若无有力的管理，全球变暖的趋势就像一场持续的灾难，它将导致南极和北极的冰川消失，从而导致全球1/4的地表水位暴涨，给我们的日常生存带来极其严重的危害。另一方面，“黑洞”的出现也让我们正在遭遇着来自太阳的强烈辐射。

1.1.2光伏发电的优点

随着时代的飞速发展，太阳能已经被证明是一种具有极高环保价值的清洁、高效、安全的可持续的清洁能源.它的应用范围远远超过了传统的化石燃料，在全球范围内受到了广泛的认可，并且迅速地推动了太阳能和它的相关产业的迅猛增长。由于其独特的优势，这种物品受到了广泛的欢迎。

①储量巨大：太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。而且，由于太阳的年龄仍然很长，它的持续发光期也将超过40亿年，因此，我们可以肯定的是，从未被超越的宇宙，将永远持续提供着丰富的资源[17]。

②取之不尽，不需要开采和运输。

③无论是在空气还是水源中，都可以实现清洁、无污染的环境，同时避免产生有害的污染物和废气。

④太阳能发电具有清洁、安全、无噪音的特点.它不会产生任何污染，也不会产生任何机械噪音，因此是一种理想的能源选择；

⑤晶体硅太阳能电池具有极强的稳定性和耐久度，其使用寿命可延伸至20—35年，而且，如果采取正确的设计和选择，其使用期限甚至能超过10年。太阳能技术的普及使得它成为了全球各地的主流能源来源，而太阳能电池也被广泛地运用于各种领域。

随着全球变暖、气候变暖以及日益严峻的能源挑战，开展太阳能发电技术的研究显得尤为迫切。这项新兴的科学技术不仅拥有巨大的经济效益，而且还拥有极其丰富的实际应用潜力。