光伏系统逆变器并网谐波特性研究.pdf

摘要 摘要 为满足社会快速发展的能源需求，国家大力发展光伏等新能源发电，出台了一系列扶持 政策，促进了包括光伏发电在内的新能源发电渗透率不断增高。随着光伏发电规模的增大， 一方面越来越多的并网逆变器等电力电子设备接入电网，给电网带来了谐波问题。同时由于 光伏功率受环境光照温度条件影响极大，加剧了输入功率的波动性，导致了电网中的谐波等 电能质量问题愈发严重。另一方面随着光伏并网容量增大，多逆变器并联运行的趋势越来越 明显，这造成了电网中谐振等不稳定现象的产生，使得电网的电能质量进一步恶化。同时， 为应对集中式电源存在的供电可靠性低、线损大等问题，世界各国政府大力支持分布式电源 系统，促进了分布式户用光伏的快速发展，在可以想见的未来户用光伏普及化水平将大幅度 提高。因此，在多光伏并网的条件下如何准确定位和明确电网中的谐波源，明确谐波责任， 建立规范准确的奖惩制度显得愈发重要。 本论文首先对光伏电池进行数学建模，分析其输出特性，选择合适的最大功率点跟踪控 制方法，介绍三电平逆变器的调制方法及工作原理，并给对出逆变器的并网控制策略，建立 了光伏并网的模型，仿真研究了光照和温度改变引起的功率波动对谐波的影响。 本论文对比了新型LLCL 滤波器和LCL、L 型滤波器，分析其滤波性能。针对LLCL 型逆变器建立单逆变器输出阻抗模型，并在此基础上建立多LLCL 型逆变器的等效模型，推 导出多LLCL 型逆变器并联时并网电流的传递函数，阐述了多LLCL 型逆变器并联谐振的机 理，分别仿真分析了并网逆变器数量、电网阻抗、逆变器参数对多LLCL 型逆变器并联谐振 特性的影响。 针对单台LLCL 型逆变器并网的谐振问题，本论文提出了八种无源阻尼方法和一种滤波 支路电流反馈的有源抑制策略，并依次进行仿真分析。针对多LLCL 型逆变器的并联谐振问 题，本论文采用在PCC 点设置R 型、RC 型和有源型抑制单元的全局抑制策略，分析讨论 了这三种方案的优缺点。 本论文对谐波源的定位方法进行研究，提出了多光伏并网下的谐波源定位方案，为电网 部门明确谐波责任和建立谐波的奖惩机制提供一定的理论依据，并且建立IEEE 14 节点配电 网模型，证明所提定位方案的准确性。 关键词：并网逆变器；LLCL 滤波器；多逆变器谐振；谐振抑制；谐波源定位 I Abstract ABSTRACT To satisfy the needs of development of social energy, the government encourages the development of photovoltaic and other new energy generation. At the same time, supportive policies are formulated one after another, the permeability of the photovoltaic has been greatly improved. However, with the increasing scale of photovoltaic power generation, on the one hand, more and more grid inverter power electronic devices are connected to the electricity grid and cause harmonic problem in power grid. What’s more, the photovoltaic power is greatly influenced by environmental condition such as light and