光伏并网系统电能质量控制研究

• 作 者: 景卓
• 出 处: 西安工业大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 光伏并网 电能质量 最大功率点跟踪 稳态抑制 复合控制策略 电流谐波

受传统化石能源的消耗及其引起的环境问题的影响,能源结构由传统能源向可再生清洁能源逐步调整。光伏作为可再生能源的主要组成之一,以其清洁无污染、储能丰富等特点备受我国及世界各国的关注,光伏并网发电的发展规模得到了大幅度增加。光伏并网系统在工作过程中,光伏阵列受光照及温度变化的影响,加之在并网逆变实现过程中受电力器件自身的原因,经系统输出的电能质量存在直流母线电压波动及输出并网电流谐波含量高的问题,容易对配电网及用电设备的寿命及其可靠性产生严重影响。因此,本文以10kW分布式光伏并网逆变系统为研究对象,针对上述存在的电能质量问题进行具体研究并实现优化控制。(1)对光伏并网系统的基本工作原理及国内外有关光伏并网的标准进行研究,分析各国标准对电能质量问题的规范及要求,对电压波动和谐波问题进行产生机理分析,明确问题的主要根源点及解决的主要途径。(2)针对光伏阵列受外部环境影响及传统最大功率点寻优算法造成的直流母线电压波动问题,提出一种能够抑制稳态振荡的最大功率点跟踪方法,有效抑制了直流母线电压的波动,减少母线电压对后续逆变并网输出电能质量的影响。(3)针对电力器件自身因素造成的逆变输出并网电流谐波含量高的问题,在两相静止坐标系下建立了三相LCL型光伏逆变并网系统的数学模型,通过分析后级LCL滤波器的三阶欠阻尼特性,设计了一种电容电流比例反馈的有源阻尼抑制方法,并使用了一种多谐振准PR控制与重复控制相结合的复合控制策略,有效减小系统输出并网电流的谐波含量,提高系统的整体稳定性,优化了光伏并网系统输出的电流质量。(4)搭建了 10kW光伏并网系统实验验证平台,对系统的主要硬件电路以及软件程序进行了设计;在实验室配套的仪器设备上,对所提出整体电能质量控制方法进行了实验验证。通过与传统逆变控制策略下的输出电压电流进行对比,证明了本文所提出的光伏并网系统电能质量问题控制方法的准确性以及对输出并网电能质量的优化。