利用光伏并網(wǎng)變流器實(shí)現(xiàn)有源濾波功能的仿真研究報(bào)告開題報(bào)告書

.z交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕開題報(bào)告題目：利用光伏并網(wǎng)變流器實(shí)現(xiàn)有源濾波功能的仿真研究文獻(xiàn)綜述：課題任務(wù)光伏發(fā)電是利用光伏效應(yīng)把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的新能源技術(shù)。光伏發(fā)電對(duì)于解決世界能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題具有重大意義。然而，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，大量的非線性和沖擊性負(fù)載隨之涌現(xiàn)，由這些負(fù)載所產(chǎn)生的諧涉及無(wú)功電流使得電能質(zhì)量日益惡化隨著新能源的開發(fā)利用，光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用不斷普及。中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)通常緊鄰負(fù)荷，這就為光伏變流器的有源濾波功能提供了應(yīng)用的需求和應(yīng)用條件。一方面，負(fù)荷的諧波和無(wú)功需要補(bǔ)償，另一方面，光伏變流器只要具備有源濾波功能，就具備這樣的補(bǔ)償能力。此題目通過(guò)軟件仿真手段，在不影響光伏并網(wǎng)變流器原有功能的前提下，將有源濾波功能融合到并網(wǎng)控制策略中，降低負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)造成的諧波、無(wú)功影響二、光伏發(fā)電技術(shù)能源是一個(gè)國(guó)家存在和開展的核心動(dòng)力，同時(shí)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)開展的物質(zhì)根底，更是人類社會(huì)開展的動(dòng)力來(lái)源。隨著社會(huì)人口的增長(zhǎng)、科技的開展和工業(yè)化進(jìn)程的展開，人類對(duì)能源需求的也在日益增加。在當(dāng)今的能源構(gòu)造中，石油、煤炭和天然氣三大化石能源，由于長(zhǎng)期以根本趨于穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)消耗，其儲(chǔ)量正日趨枯竭。為保證能源的長(zhǎng)期穩(wěn)定供給，逐步改變現(xiàn)有的能源構(gòu)造，必須實(shí)施能源可持續(xù)開展戰(zhàn)略。全球在面臨能源危機(jī)的同時(shí)，還面臨著環(huán)境危機(jī)。長(zhǎng)久以來(lái)，大量化石能源燃料的使用使全球生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，氣候異常，酸雨頻發(fā)，臭氧層空洞擴(kuò)大等等。由化石能源的消耗所引起的大量二氧化碳是導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)的最主要因素。目前，全世界每天產(chǎn)生的溫室效應(yīng)氣體以億噸計(jì)，假設(shè)不及時(shí)控制，將使人類的生存空間都面臨威脅。為了減少大氣污染，保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境，需要大力開發(fā)利用新型的清潔能源。因此，無(wú)論是從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，還是從確保長(zhǎng)期的能源供給角度出發(fā)，加快速度開發(fā)利用無(wú)污染又可持續(xù)使用的新型替代清潔能源己是勢(shì)在必行。近年來(lái)，太陽(yáng)能以其環(huán)保優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，因此，可以預(yù)見太陽(yáng)能光伏利用的前景將是一片光明從上世紀(jì)90年代起，許多國(guó)家掀起了太陽(yáng)能光伏發(fā)電熱潮。日本、印度、美國(guó)、歐盟等國(guó)家，為了積極推動(dòng)光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的開展，紛紛雄心勃勃的制定了中長(zhǎng)期能源開展規(guī)劃。在太陽(yáng)能電池的技術(shù)方面，各國(guó)一直在通過(guò)擴(kuò)大規(guī)模，改良工藝，開拓市場(chǎng)等措施來(lái)降低本錢，并取得了顯著的成果。許多興旺國(guó)家都有類似的光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電工程或方案，如荷蘭、奧地利、英國(guó)、加拿大等。有數(shù)據(jù)說(shuō)明，世界光伏產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今世界最受關(guān)注，開展速度和增長(zhǎng)幅度都最快的新型能源產(chǎn)業(yè)之一，整個(gè)光伏并網(wǎng)市場(chǎng)在蓬勃開展。目前為止，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)己經(jīng)占世界*圍內(nèi)的光伏系統(tǒng)總量的50%以上。作為一種環(huán)境友好并能有效提高生活質(zhì)量的新型發(fā)電方式，光伏發(fā)電技術(shù)正在全球*圍內(nèi)得到應(yīng)用。我國(guó)地域遼闊，有些地區(qū)人口稀疏，大局部地區(qū)光照充足，太陽(yáng)能資源豐富，具備開展太陽(yáng)能的環(huán)境條件。特別是絕大多數(shù)西部地區(qū)，很適合建立一家一戶的小型獨(dú)立光伏系統(tǒng)，同樣也非常適合建造獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏電站。因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在這些無(wú)電和無(wú)人口地區(qū)存在著巨大的開展空間和潛在市場(chǎng)。目前，我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)開展迅速，產(chǎn)業(yè)體系根本形成，技術(shù)水平穩(wěn)步提高，政策措施日趨完善，市場(chǎng)潛力不斷釋放，已具備大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速開展為光伏發(fā)電市場(chǎng)提供了更好的開展機(jī)遇和空間，在生態(tài)環(huán)境和能源的共同驅(qū)使下，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)將會(huì)有更大的開展。三、諧波的來(lái)源及危害隨著光伏發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，建立起了越來(lái)越多中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電技術(shù)在快速開展的同時(shí)也面臨著諸多問(wèn)題。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的日益開展和人民生活水平的不斷提高，大量的非線性和沖擊性負(fù)載隨之涌現(xiàn)。非線性負(fù)載的特點(diǎn)是參數(shù)隨電壓或電流的變化而變化。當(dāng)非線性負(fù)載存在于系統(tǒng)中時(shí)，將使系統(tǒng)的電壓、電流發(fā)生畸變，從而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波污染。非線性負(fù)載越多，諧波污染越嚴(yán)重。所以，非線性負(fù)載是諧波產(chǎn)生的根本原因。對(duì)于城市中心一些比擬復(fù)雜的大型供電網(wǎng)絡(luò)而言，在其輸電和供電能力都較強(qiáng)時(shí)，電網(wǎng)供電質(zhì)量受負(fù)載的無(wú)功功率影響不會(huì)很大。但遠(yuǎn)離電網(wǎng)的末梢地區(qū)，即在電網(wǎng)的邊緣地區(qū)，如果光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)只提供有功電能，電網(wǎng)供電電壓則會(huì)受到負(fù)載的無(wú)功電流較大的影響，進(jìn)而會(huì)使共用該電網(wǎng)傳輸電能的其他電網(wǎng)用戶也受到影響非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流會(huì)影響電力系統(tǒng)的多個(gè)工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，配電線路，還有電動(dòng)機(jī)等。諧波嚴(yán)重將導(dǎo)致過(guò)流，諧波電流會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行溫度嚴(yán)重升高，在三相變壓器系統(tǒng)中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過(guò)熱。中性線上的過(guò)電流不僅會(huì)使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會(huì)引發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行的不平安因素。諧波還會(huì)引起配電線路的損耗增大，傳輸效率下降，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如時(shí)鐘系統(tǒng)和電能管理系統(tǒng)。另外，電力系統(tǒng)中的電感元件還會(huì)電容器與形成諧振電路，這將導(dǎo)致電容器兩端的電壓產(chǎn)生尖峰，嚴(yán)重時(shí)甚至引起故障等。由此可見，由諧波引起的各種事故和故障不斷發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重威脅了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。諧波的危害已引起了人們的越來(lái)越多的重視，無(wú)論是從供電系統(tǒng)正常工作、用電設(shè)備平安的角度，還是保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度，有效地治理諧波，凈化電網(wǎng)的電氣環(huán)境，已經(jīng)迫在眉睫。四、有源電力濾波技術(shù)開展及優(yōu)勢(shì)目前，為解決電力電子裝置和其它諧波源對(duì)電網(wǎng)的污染問(wèn)題，通用的做法還是采用設(shè)置各種諧波補(bǔ)償裝置。無(wú)源電力濾波裝置是目前應(yīng)用最廣泛的諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償裝置。雖然具有本錢低的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，電網(wǎng)的參數(shù)或者*此諧波電壓可能與LC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生諧振，使該次諧波分量放大，從而引起很大的諧波電流，使電網(wǎng)供電質(zhì)量下降。這些因素促成了有源電力濾波器(APF)的產(chǎn)生與應(yīng)用[36]。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)和功率集成電路技術(shù)以及相關(guān)的諧波理論的開展，有源電力濾波器(APF)也己成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。對(duì)于電能質(zhì)量要求越來(lái)越高的今天，作為諧波消除裝置，采用APF的優(yōu)點(diǎn)正在越來(lái)越突出。作為一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，APF具有以下一些特點(diǎn):l)受電網(wǎng)阻抗和電網(wǎng)頻率變化的影響不大，不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，且可以跟蹤電網(wǎng)頻率的變化;2)可對(duì)變化的無(wú)功及大小和頻率變化的諧波以進(jìn)展動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，具有自適應(yīng)功能;對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的變化有極快的響應(yīng);3)當(dāng)需要補(bǔ)償?shù)闹C波容量小于有源電力濾波器的額定容量時(shí)，有源電力濾波器可正常運(yùn)行，并最大限度的對(duì)諧波進(jìn)展補(bǔ)償。4)補(bǔ)償諧波時(shí)所需儲(chǔ)能元件的容量不大;可同時(shí)補(bǔ)償無(wú)功功率和諧波，可以連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償無(wú)功的大小且不要儲(chǔ)能原件;5)諧波標(biāo)準(zhǔn)要求越高，對(duì)有源電力濾波器而言，硬件的本錢根本不受影響，主要是增加控制的復(fù)雜度和難度?；谝陨线@些特點(diǎn)，有源電力濾波器受到廣泛重視，成為電力電子應(yīng)用研究很具生命力的開展方向。五、課題的研究目的和意義本課題主要針對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中非線性負(fù)載所帶來(lái)的諧波污染等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)有源電力濾波器和光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在構(gòu)造、控制策略和工作原理等方面的比照分析，從而研究對(duì)兩者實(shí)施統(tǒng)一控制的理論根底，找出一種同時(shí)具有有源電力濾波器和光伏發(fā)電統(tǒng)一控制的策略。預(yù)期到達(dá)的目標(biāo)是使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在光伏電池輸出能量時(shí)，逆變器將直流電變換成交流電輸送到電網(wǎng)上，進(jìn)展光伏并網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)對(duì)負(fù)載中無(wú)功和諧波電流進(jìn)展補(bǔ)償，凈化電網(wǎng);當(dāng)光伏電池輸出功率低于*值或不輸出功率時(shí)，逆變器作為有源濾波器進(jìn)展無(wú)功和諧波補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)有源濾波功能。這將實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的靈活并網(wǎng)，持續(xù)運(yùn)行。通過(guò)整合資源，實(shí)現(xiàn)一套裝置的多功能使用，既改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，降低應(yīng)用本錢，也提高整個(gè)系統(tǒng)的利用率。這不僅對(duì)有源濾波技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)的共同開展具有推動(dòng)作用，而且對(duì)開發(fā)新型綠色能源和凈化電力的和諧開展具有重要意義。主要參考文獻(xiàn)：*丹，具備有源濾波功能的光伏變流器控制策略的研究，，交通大學(xué)，2011年二、*聰，戴珂，*樹全，段科威，康勇。用并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)有源濾波與無(wú)功補(bǔ)償功能的研究，華中科技大學(xué)，強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，****430074，中圖：TM714.3，文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A，文章1671-8410(2011)06-0034-05三、*國(guó)榮，*鐵良，丁明，蘇建徽，汪**。光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源電力濾波器的統(tǒng)一控制，中圖：TM761；TN713．8；TM914．4四、金海梁星星，具有有源電力濾波器功能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究，中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七一二研究所，**430064，中圖：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章1003-4862(2011)05-0004-04五、趙爭(zhēng)鳴，*建政，*曉瑛，袁立強(qiáng)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其應(yīng)用，：科學(xué)，2005年六、李瑞生，周逢權(quán)，李燕斌。地面光伏發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用，：中國(guó)電力，2011年七、羅安。電網(wǎng)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及裝備，：中國(guó)電力，2006年八、曲學(xué)基，曲敬鎧，于明陽(yáng)等。電力電子濾波技術(shù)及其應(yīng)用，：電子工業(yè)，2008年。研究方案：本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)系統(tǒng)控制的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)一諧涉及無(wú)功電流的檢測(cè)和主電路的控制方法，進(jìn)展研究和探討首先，弄清光伏并網(wǎng)變流器及有源濾波器的工作原理和控制方法；其次，在現(xiàn)有的諧波與無(wú)功檢測(cè)方法的根底上，研究諧波和無(wú)功電流檢測(cè)的方法是否存在改良的可能；再之，分析系統(tǒng)的控制策略，包括電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。研究電流內(nèi)環(huán)以及電壓外環(huán)采用何種控制法；然后，分析LCL濾波電路，并進(jìn)展及參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì)；最后，利用MATLAB對(duì)所研究的統(tǒng)一控制系統(tǒng)進(jìn)展仿真，以證明該系統(tǒng)構(gòu)造及控制策略的可行性和正確性畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕進(jìn)度安排：序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕各階段內(nèi)容時(shí)間安排備注1查閱文獻(xiàn)，撰