【試論單相光伏并網(wǎng)逆變器的諧波抑制技術(shù)】18000字（論文）

圖4-5示，其中輸入指令電流數(shù)值，輸出信號由直流側(cè)電壓歸一化后作為PWM模塊的調(diào)制信號使用。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC5重復(fù)控制仿真模型4.2仿真結(jié)果分析本文使用準(zhǔn)PR控制和重復(fù)控制相結(jié)合的控制，其中并網(wǎng)電壓設(shè)置為220V，基波頻率為50Hz。先對諧波控制程度加以分析，本文在指令電流環(huán)節(jié)后端疊加3、5、7次諧波，測試諧波含量如REF_Ref71212492\h圖4-6所示。文獻(xiàn)REF_Ref71193508\r\h[18]使用傳統(tǒng)PI和重復(fù)控制相結(jié)合，其電流諧波含量為1.14%；可以看到，本文基于準(zhǔn)PR和重復(fù)的電流諧波抑制控制方法，可以將諧波含量減少到0.67%，諧波抑制效果更出色，這印證了準(zhǔn)PR控制的復(fù)合控制將擁有比傳統(tǒng)PI的復(fù)合控制更為出色的濾波能力。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC6準(zhǔn)PR控制和重復(fù)控制復(fù)合的電流諧波含量REF_Ref71220261\h圖4-7為并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)輸出電流電壓仿真圖可以看到，并網(wǎng)逆變器的電流電壓實現(xiàn)了同頻同相控制，可以保持最大的輸出功率。初始狀態(tài)下運(yùn)行，并網(wǎng)電流的輸出正弦波經(jīng)過短暫的調(diào)整便重新實現(xiàn)和并網(wǎng)電壓相同頻率。同時可以看到，電流輸出的波形較為圓滑，近似于穩(wěn)定的正弦波。由REF_Ref71222228\h圖4-8可知，當(dāng)改變系統(tǒng)參考電流后，并網(wǎng)電流經(jīng)過一個周期后會再次回到與電壓相同相位的狀態(tài)，動態(tài)性能好。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC7并網(wǎng)逆變器電流電壓仿真波形圖4-SEQ圖4-\*ARABIC8突變指令電流后并網(wǎng)系統(tǒng)電流電壓仿真波形結(jié)論與展望光伏并網(wǎng)逆變器可以實現(xiàn)直流儲電系統(tǒng)到并網(wǎng)輸送的過程，負(fù)責(zé)由小型光伏系統(tǒng)到市網(wǎng)的連接，稍有疏忽，不僅會影響市網(wǎng)電能質(zhì)量，還會引起并網(wǎng)系統(tǒng)輸入諧波污染的問題。為了實現(xiàn)輸出功率最大化，要通過電流控制器減輕電流的畸變程度，實現(xiàn)并網(wǎng)電壓與電流的同向控制。本文基于準(zhǔn)PR控制和重復(fù)控制器的復(fù)合控制方法，利用準(zhǔn)PR控制器針對諧振頻率下的高增益以及重復(fù)控制器對周期諧波的良好控制，達(dá)到諧波抑制的目的。主要有以下幾點：(1)對比L型與LCL型逆變器的優(yōu)缺，建立了LCL濾波器的結(jié)構(gòu)，分析了針對LCL濾波器的阻尼補(bǔ)償分析，從傳統(tǒng)的6種無源阻尼補(bǔ)償方式中選擇電容串電阻的結(jié)構(gòu)。(2)從傳統(tǒng)PR控制器出發(fā)，介紹了本文使用的準(zhǔn)PR控制器。和PR控制器相比，準(zhǔn)PR控制器擁有更大的帶寬，可以在系統(tǒng)出現(xiàn)輕微誤差時依然在諧振頻率處實現(xiàn)較高的補(bǔ)償增益，從而完成參考信號的跟蹤控制。針對該濾波系統(tǒng)，通過控制變量法和經(jīng)驗法分析出最合適的準(zhǔn)PR控制器的參數(shù)。(3)針對準(zhǔn)PR控制只能在諧振處補(bǔ)償特點，介紹了基于內(nèi)模的重復(fù)控制原理，分析了重復(fù)控制的穩(wěn)定性以及針對周期性擾動的控制。(4)重復(fù)控制的相應(yīng)會有一個周期的延遲，針對這一特點，提出將準(zhǔn)PR控制器與重復(fù)控制器相結(jié)合，通過公式推導(dǎo)以及矢量圖分析得到控制器的具體設(shè)計，并論證了穩(wěn)定性。(5)建立了基于Simulink的仿真模型，證明了該復(fù)合控制方案的可行性，對比文獻(xiàn)中傳統(tǒng)PI的控制方法，對于諧波，準(zhǔn)PR和重復(fù)控制的復(fù)合控制方法擁有更好的抑制能力，滿足了并網(wǎng)電流的電能質(zhì)量要求。以上，本文針對光伏單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的諧波抑制方法得到了相對應(yīng)的研究成果，由于時間的限制，本文還有可以繼續(xù)研究的內(nèi)容有：(1)本文僅研究了單相逆變器的復(fù)合控制，這種方法是否依然適用于三相電路有待進(jìn)一步研究。(2)本文忽略了LCL濾波器中電感側(cè)的寄生電阻，實際上在考慮寄生電阻后LCL濾波器的傳遞函數(shù)會更為復(fù)雜，需要進(jìn)一步研究其穩(wěn)定性并做出更為精確的補(bǔ)償。(3)針對光伏逆變系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以設(shè)計相關(guān)硬件，用實物驗證對諧波的抑制效果。參考文獻(xiàn)呂江濤,張燕.碳達(dá)峰、碳中和如何影響中國經(jīng)濟(jì)[J].決策探索(上),2021(04):34-35.張云菊,郭明,史虎軍.具有諧波補(bǔ)償功能的光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J].計算機(jī)與數(shù)字工程,2021,49(03):609-614.劉銳.單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)及其穩(wěn)定性研究[D].鄭州大學(xué),2020.王兆安,劉進(jìn)軍.電力電子裝置諧波抑制及無功補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展[J].電力電子技術(shù),1997(01):102-106.馬蘭珍,王明渝,徐四勤,胡文翠,邱曉明.新型多電平光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,40(17):72-77.李圣清,朱英浩,周有慶等.電網(wǎng)諧波檢測方法的綜述[J].高電壓技術(shù),2004,30(3):39-42.茹予波.電力系統(tǒng)諧波對繼電保護(hù)的影響[J].科技風(fēng),2020(35):197-198.王兆安,劉進(jìn)軍,王躍,楊君等.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償(第3版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.7.李德正.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中多功能并網(wǎng)逆變器的研究與實現(xiàn)[D].江蘇科技大學(xué),2020.JoseM.Sosaetal.ActivePowerInjectionControlforPowerConvertersConnectedtotheGridThroughanLFilter[J].2017,45(6):660-671.董密,歐靜,楊建,李亞寧,張心露,肖國勛.基于有源阻尼的單相LCL光伏并網(wǎng)逆變器優(yōu)化控制器設(shè)計[J].電工電能新技術(shù),2019,38(07):1-9.DannehlJ,FuchsFW,Th?gersenPB.PIStateSpaceCurrentControlofGrid-ConnectedPWMConvertersWithLCLFilters[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2010,25(9):2320-2330.馮家銓,陳堂賢.三相并網(wǎng)逆變器LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計方法[J].電力科學(xué)與工程,2019,35(02):44-49.代莎,董秀成,彭柯,李浩然,陳庚.三相并網(wǎng)逆變器LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].科技通報,2019,35(01):186-190.滿燦,王寶華.LCL型三相并網(wǎng)逆變器自適應(yīng)控制策略及其參數(shù)設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2017,45(14):134-142.王攀攀,晏夏瑜,徐瑞東,鄧先明,韓麗.基于重復(fù)+PI控制的LCL型并網(wǎng)逆變器仿真研究[J].實驗室研究與探索,2020,39(05):90-97.陳曦.三電平LCL型有源濾波器的設(shè)計[D].南京理工大學(xué),2019.覃發(fā)梧.基于PI控制和重復(fù)控制的光伏單相并網(wǎng)逆變器的研究[D].廣西大學(xué),2018.ChenC,WangZ,ZhangY,etal.AnovelpassivedampingLCL-filterforactivepowerfilter[C].TransportationElectrificationAsia-pacific.IEEE,2014:1-5.鄭斌.LCL型三相光伏并網(wǎng)逆變器功率控制與諧振抑制研究[D].湖南大學(xué),2017.張寧云.LCL型單相光伏并網(wǎng)逆變器電流控制與有源阻尼控制技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué),2015.符曉巍,徐雙.抑制電網(wǎng)擾動的LCL并網(wǎng)逆變器入網(wǎng)電流控制[J].電力電子技術(shù),2019,53(10):102-104.周錦榮,駱婉紅,周慰君,吳朝榮.基于PR調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制單相逆變器[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2019,42(04):125-128+133.費(fèi)萬民,呂征宇,姚文熙.三電平逆變器特定諧波消除脈寬調(diào)制方法的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2003(09):11-15.周雪梅,薛士龍,陳意惠,孫超,劉荀.基于PR調(diào)節(jié)器的并網(wǎng)逆變器雙閉環(huán)控制策略的研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2012,15(03):19-22.錢念書.基于PI控制的單相光伏并網(wǎng)逆變器的仿真研究[J].廣東電力,2012,25(12):57-60.馬兆彪,惠晶,潘建.基于重復(fù)PI控制的光伏并網(wǎng)逆變器的研究[J].電力電子技術(shù),2008(03):25-27.周鵬,張新燕,岳家輝,王錄,高亮,徐其丹.三相LCL并網(wǎng)逆變器自帶低通濾波功能的復(fù)合控制方法[J/OL].電源學(xué)報:1-16.李圣清,陳文,羅朝旭,張東輝.LCL型光伏逆變器復(fù)合優(yōu)化控制策略[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2020,34(01):51-57.秦為坤.基于改進(jìn)PR控制策略的光伏并網(wǎng)逆變器的研究[D].安徽大學(xué),2016.江法洋,鄭麗君,宋建成,任鴻秋,田慕琴.LCL型并網(wǎng)逆變器重復(fù)雙閉環(huán)控制方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2017,37(10):2944-2954.韓鸝,陳建明.基于重復(fù)控制與比例諧振的并網(wǎng)逆變器控制[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2018,39(02):144-149.劉鵬飛,卓菡.帶lcl濾波的并網(wǎng)逆變器的比例諧振控制[J].電氣技術(shù),2013(01):59-61.熊彥彬.LCL型并網(wǎng)逆變器準(zhǔn)PR控制策略研究[D].南昌大學(xué),2020.崔利寧.基于重復(fù)和準(zhǔn)PR復(fù)合控制的LCL型并網(wǎng)逆變器控制策略研究[D].蘭州交通大學(xué),2019.吳杰,茆美琴,蘇建徽,張國榮,鄭詩程.基于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