【摘 要】
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随着能源紧缺和环境污染问题日益严重，取之不竭且清洁无污染的太阳能已成为发展前途最为光明的新能源之一。大规模光伏并网发电作为有效利用太阳能的一种方式，具有广阔的发展应
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随着能源紧缺和环境污染问题日益严重，取之不竭且清洁无污染的太阳能已成为发展前途最为光明的新能源之一。大规模光伏并网发电作为有效利用太阳能的一种方式，具有广阔的发展应用前景。光伏并网发电系统直流侧光伏输出是按照光伏阵列最大功率输出设计的，并网逆变主电路逆变工作时仍存在较大功率余量，夜间无光照时甚至零功率输出。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)可从技术上解决谐波问题，但因其应用成本较高，实际推广受到很大限制。利用光伏并网逆变器的功率余量代替APF，实现其无功补偿和谐波抑制功能，可以提高设备利用率，对于提高光伏并网发电的经济效益具有重大意义。本文以光伏并网发电和谐波抑制及无功补偿统一控制系统为研究对象，重点研究了谐波及无功电流的快速检测方法，并提出了基于三单相准比例谐振(准PR)控制的并网及电能质量统一控制策略，在简化系统结构的同时保证了并网电能质量，提高了系统性能。本文的主要研究内容为: (1)研究了光伏并网发电系统及并联型有源滤波器(APF)的主电路拓扑结构及基本原理，并针对两者在拓扑结构、运行方式和控制方法上的诸多相同点进行了分析对比，从理论上分析了光伏并网电能质量统一控制系统的可行性，并提出合理的系统拓扑结构。 (2)对光伏系统中的谐波及无功分量进行了分析，并对传统的基于瞬时无功功率理论的电流检测方法进行了理论研究，在此基础上，针对基于瞬时无功功率理论的ip-iq法变换复杂且难以应用于三相不平衡系统等问题，提出了一种基于FBD法的无功和谐波电流检测方法，并对两种电流检测方法进行了仿真对比分析。 (3)在对NPC三电平逆变器拓扑结构、基本原理及关键技术进行解析的基础上，设计了新型的三单相准PR统一控制策略，并对该准PR控制器进行了参数设计分析。此外，为补偿并网电流中的谐波和无功含量，实现逆变并网和电能质量统一控制，进一步设计了基于准PR控制的分次谐波补偿器。最后通过仿真验证本文所提控制策略的正确性和优越性。 (4)构建了光伏并网发电系统的模拟实验平台，并完成了包括主电路设计、主要接口电路设计和系统软件设计的数字控制系统设计。并利用模拟实验平台对统一控制系统结构设计与所提统一控制策略进行了相关实验研究。
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