基于lcl滤波器的光储发电三相并网逆变器控制策略研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文太原理工大学硕士研究生学位论文基于LCL滤波器的光储发电三相并网逆变器控制策略研究摘要在传统能源短缺和环境污染的严峻形势下，分布式发电技术受到广泛关注。光伏发电具有环境友好、安全可靠等优势，在分布式发电领域发展迅速。受光照强度、温度等因素的影响，光伏发电出力具有明显的波动性和随机性，影响电网电能质量。储能技术具有削峰填谷和提高供电可靠性的作用。LCL滤波器由于良好的滤波特性，在大功率并网场合广泛应用，但自身的谐振影响其稳定运行，需要通过相关控制抑制谐振。本文有效集合光伏发电和储能装置，提

2、出一种基于LCL滤波器的光伏并网发电系统的控制策略，实现了单位功率因数并网和恒功率（PQ）输出，有效克服光伏发电直接并网对电网造成的冲击，采用LCL滤波器可以明显减小并网电流的谐波畸变率，改善并网电能质量。为大规模利用太阳能提供有效技术途径。具体工作主要包括：（1）分析了光伏发电基本原理和数学模型，研究了光伏发电MPPT控制原理，建立了工程实用光伏电池的仿真模型。分析了锂电池储能单元的基本原理，研究了锂电池双向DC/DC变换器以及充放电控制方法，提出基于LCL滤波器的光伏储能发电系统整体控制策略，对光伏储能发电系统进

3、行了Matlab/Simulink仿真，仿真的结果证明了光储发电系统控制策略的有效性。（2）分析LCL滤波器的滤波特性。建立了基于LCL滤波器的三相并网逆变器数学模型。详细分析了其在三相静止坐标系、两相静止坐标系和I太原理工大学硕士研究生学位论文两相旋转坐标系下的数学模型，设计了其前馈解耦控制策略。分析了LCL滤波器各个电气参数的约束条件，提出了一种满足各个约束条件LCL滤波器参数设计方法，对实验中的LCL滤波器进行了参数设计。（3）分析了LCL滤波器谐振产生的机理和抑制谐振的控制方法，详细分析了无源阻尼法和有源阻尼

4、法：无源阻尼法选择谐振抑制效果较好、能量损耗较少的电容支路串联阻尼电阻法。有源阻尼法对比了反馈逆变器输出电流控制法，分裂电容电流法和反馈并网电流和电容电流的双闭环控制法三种有源阻尼方法，对其控制的稳定性和谐振抑制效果进行了研究。对无源阻尼和双闭环有源阻尼并网进行了Matlab/Simulink仿真，仿真结果验证了两种方法都可以有效的抑制谐振，实现单位功率因数并网，并网电流谐波THD满足相关电能质量要求，并且滤波效果均好于L型滤波器。（4）基于dSPACE控制器开发环境，设计了基于LCL滤波器的光伏储能发电三相并网逆变

5、系统实验平台，对实验元件进行选型，搭建了硬件电路。在ControlDesk中设计了实验控制界面实现在线监控和参数实时调整。在低电压环境下进行了基于LCL滤波器的光储发电系统的并网逆变实验，分别应用无源阻尼法和有源阻尼法进行了实验，并且和L型滤波器的滤波效果进行了对比。实验结果表明：所设计的硬件电路和提出的控制策略，可以实现系统并网稳定运行，并且有良好的动态性能，满足并网电能质量的要求。关键词：光伏发电，锂电池储能，LCL滤波器，并网协调控制策略，dSPACEII太原理工大学硕士研究生学位论文THERESEARCHOF

6、CONTROLSTRATEGYOFPHOTOVOLTAICANDENERGY-STORAGEGENERATIONSYSTEMBASEDONLCLFILTERABSTRACTInrecentyears,distributiongenerationtechniqueshavedrawnincreasingattentiontoalleviateshortageofenergyandpollutionofenvironment.Thankstotheenvironmentalfriendandhighreliability

7、ofphotovoltaicpowergeneration,itdevelopsveryfast.Photovoltaicpoweroutput,influencedbyilluminationintensityandtemperature,ischaracterizedbyvolatilityandrandomness,whichisdetrimentaltopowerquality.Energystoragetechnologycanwellcopewiththeseproblems.LCLfilterhasgo

8、odfilteringcharacteristicsandiswidelyusedwhenhighelectricpowerinjectingingrids.HowevernecessarycontrollingmethodsshouldbeappliedtoLCLtoinhibitionitsresonancewhenworkingatsta