【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計***燕 山 大 學(xué)里仁學(xué)院2016年 6月 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計學(xué) 院：燕山大學(xué)里仁學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué)生 姓名： 黃** 學(xué) 號： *** 指導(dǎo) 教師： *** 答辯 日期： 2016年6月19日 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院： 電氣工程學(xué)院 系級教學(xué)單位：電氣工程及其自動化系 學(xué)號***學(xué)生姓名黃**專 業(yè)班 級12應(yīng)電5題目題目名稱基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計題目性質(zhì)：工程設(shè)計 （ √ ）；工程技術(shù)實驗研究型（ ）；理論研究型（ ）；計算機軟件型（ ）；綜合型（ ）（ ）；（ ）；（ ）題目類型（ √ ） （ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（ √ ） 主要內(nèi)容查閱資料，了解三相并網(wǎng)逆變器的原理及數(shù)學(xué)模型并網(wǎng)控制策略的研究分析LCL濾波器在電路中的應(yīng)用并與單L、LC濾波器進行對比系統(tǒng)仿真研究完成畢業(yè)設(shè)計論文一篇系統(tǒng)圖折合A0一張基本要求直流側(cè)電壓為Udc=800V有功功率為8000w總諧波畸變率THD〈5%單位功率因數(shù)并網(wǎng)在設(shè)計解決方案中要針對社會、健康、安全、法律、環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的問題進行論證,給出具體的分析和評價參考資料LCL濾波器的三相光伏逆變器雙環(huán)控制策略 劉飛 殷進軍 周彥 段善旭, 電力電子技術(shù) 2008年9月PWM整流器及其控制 張興 張嵩巍 機械工業(yè)出版社自查相關(guān)中、英文文獻周 次第 1 ～ 4周第 5 ～ 8周第 9 ～ 12周第13 ～ 16 周第 17 ～ 18周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料原理分析及參數(shù)設(shè)計仿真及方案調(diào)整仿真、撰寫論文論文撰寫、答辯指導(dǎo)教師：***職稱： 教授 15 年 12 月 30 日系級教學(xué)單位審批：*** 年 月 日摘要摘要隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的日益推廣，并網(wǎng)逆變器成為光伏并網(wǎng)發(fā)電的一個必不可少的環(huán)節(jié)。如何提高系統(tǒng)動態(tài)性能、降低成本以及對其控制系統(tǒng)的研究成為該領(lǐng)域的焦點。本文首先對逆變器的數(shù)學(xué)模型進行了分析，分別建立了三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的三相并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型。其次，對L、LC和LCL型濾波器各自的特點及性能進行了對比，采用LCL型濾波器進行濾波，分析了參數(shù)設(shè)計方法，給出了系統(tǒng)LCL 濾波器參數(shù)的設(shè)計步驟。對三相逆變器并網(wǎng)控制方案進行了設(shè)計，采用有源或無源阻尼控制方案能夠降低諧振峰，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。采用鎖相環(huán)以及電流雙環(huán)滿足了并網(wǎng)控制要求。最后，在詳細闡述各元件的取值原則與計算步驟的基礎(chǔ)上，給出了各環(huán)節(jié)參數(shù)，進行了系統(tǒng)仿真驗證，結(jié)果表明，根據(jù)該方案設(shè)計的控制器參數(shù)能夠使三相并網(wǎng)逆變器安全、可靠運行且具有較快的動態(tài)響應(yīng)速度。關(guān)鍵詞：三相并網(wǎng)逆變器。 LCL濾波器。 鎖相環(huán)。 有源阻尼 I燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）AbstractWith the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, grid inverter bee an indispensable link of photovoltaic (pv) grid power generation. How to improve the system dynamic performance, reduce costs and the research of its control system bees the focus of the field.This article first analyses the mathematical model of the inverter, respectively established the threephase static coordinate system, twophase static coordinate system and twophase rotating coordinate system of threephase grid inverter mathematical model.Secondly, the type of L, LC and LCL filter characteristics and performance are pared, the LCL filter for filtering, parameter design method are analyzed, the design steps of LCL filter system parameters is given.The design scheme of threephase inverter grid control, adopt active or passive damping control scheme can reduce the resonance peak, improve the system phaselocked loop and current loop meet the requirement of grid control.Finally, each ponent in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make threephase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.Keywords： threephase gridconnected inverter。 LCL filter。 phaselocked loop。 active damping II 目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 光伏發(fā)電的背景及意義 1 世界及我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè) 1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 1 我國太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 2 基于LCL濾波的PWM逆變器的控制策略 2 本課題研究的主要內(nèi)容 4第2章 三相并網(wǎng)逆變器的原理及數(shù)學(xué)模型 5 5 逆變器的工作原理 5 并網(wǎng)逆變器濾波器形式 6 基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型 7 本章小結(jié) 11第3章 LCL濾波器的研究分析 12 LCL濾波器的諧波抑制方法 12 LCL濾波器性能指標 12 逆變器側(cè)電感紋波電流抑制 12 電網(wǎng)側(cè)電感和濾波電容高頻抑制 12 系統(tǒng)雙端電感比例的影響 13 電網(wǎng)電感的影響 13 輸出濾波器LCL的設(shè)計 13 LCL型濾波器的原理 14 LCL濾波器參數(shù)的設(shè)計 15 LCL濾波器高頻濾波性能 16 LCL濾波器參數(shù)設(shè)計的約束條件 17 LCL濾波器參數(shù)計算 17 本章小結(jié) 18第4章 并網(wǎng)逆變器控制方法的研究 19 19 逆變器的輸出電流控制策略 20 鎖相環(huán)節(jié)的工作原理 22 基于無源阻尼的單電流環(huán)控制方案的設(shè)計 25 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計 26 網(wǎng)側(cè)電感電流外環(huán)控制器的設(shè)計 26 電容電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計 27 本章小結(jié) 28第5章 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計及仿真驗證 29 29 30 基于無源阻尼的單環(huán)控制仿真電路 30 基于有源阻尼的雙環(huán)控制仿真電路 33 37結(jié)論 38參考文獻 39致謝 41附錄1 開題報告 42附錄2 中期報告 55附錄3 英文翻譯 69附錄4 英文文獻原文 7988第1章 緒論 第1章 緒論 光伏發(fā)電的背景及意義隨著新能源發(fā)電在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用越來越廣泛，并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也成為一個重要的研究方向[7]。逆變器采用高頻PWM調(diào)制下的電流源控制，從而導(dǎo)致進入電網(wǎng)的電流中含有大量高次諧波，一般會采用濾波器進行濾除，常用的濾波器為L型和LCL型，目前一些研究文獻表明LCL濾波器具有比和L型濾波器更理想的高頻濾波效果。從而常被用于大功率、低開關(guān)頻率的并網(wǎng)設(shè)備，同時基于LCL濾波器的控制技術(shù)也成為新的研究熱點之一[1,6,16]。 世界及我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)太陽能的轉(zhuǎn)換利用方式有光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換等三種方式。利用光生伏打效應(yīng)原理制成的光伏電池,可將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成電能加以利用,稱為光電轉(zhuǎn)換,即光伏發(fā)電[19]。 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 伴隨著能源危機的發(fā)展，在各國政府的重視下，世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在最近10年間也得到了蓬勃發(fā)展。首先，新型光伏電池不斷出現(xiàn)，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率不斷提高。在提高光伏電池效率方面，單晶硅光伏電池的平均效率已達到 13%～15%，%(澳大利亞新南威爾士大學(xué))，多晶硅光伏電池的平均效率也有12%～l4%，%。光伏電池研究的不斷發(fā)展為光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了良好的保障[14]。其次，光伏電池的產(chǎn)量急劇增加，新興的光伏組件生成大國不斷出現(xiàn)。世界光伏電池的生產(chǎn)規(guī)模由20世紀80年代的15MW/年發(fā)展到20012005年50100MW/年。在最近10年中，世界光伏電池的生產(chǎn)能力平均年增長率為22%，從1991年的55MW增加到2001年的400MW，2003年達到742MW，到2004 年更是增長到1200MW，最近5年的年平均增長率高達35%以上。光伏電池制造業(yè)的快速發(fā)展又進一步推動了光伏電池研究的發(fā)展，兩者相互推動，進一步促進了世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[19]。最后，近年來世界各國紛紛出臺一系列的支持政策，大力推廣以光伏發(fā)電為代表的可再生能源項目的實施，進一步推動了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在1997年12月日本京都會議以后，美國總統(tǒng)隨即宣布了百萬光伏屋頂計劃，預(yù)期在10 年內(nèi)在美國國內(nèi)安裝總?cè)萘考s為3GW 的光伏電池。同時，以加州為代表的美國各州對光伏應(yīng)用的補貼政策成為了美國光伏市場持續(xù)增長的主要動力。在日本，政府提出了朝日7年光伏屋頂計劃，并提出了新能源推廣的基本原則，目標到2010年實現(xiàn)光伏發(fā)電容量超過5GW。目前，日本的光伏電力已經(jīng)逐漸具備了不需要依靠政府補貼的市場競爭力，而政府的投入則主要轉(zhuǎn)移到研發(fā)和對一些示范項目的支持上面。在澳大利亞，政府要求電力公司供電中要有一定比例的光電、風(fēng)電等新能源，%。在德國，政府提出了10萬戶光伏屋頂計劃,并在2004年對其再生能源法律進行了修改和完善，保證了對光伏應(yīng)用的新一輪補貼。之后，德國光伏發(fā)電市場就呈現(xiàn)井噴式的增長，并一躍成為超過日本的世界最大光伏市場。而德國西門子太陽能公司在慕尼黑貿(mào)易展覽中心建成了1MW的太陽能光伏屋頂系統(tǒng)，則成為大功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的代表[8,15,19]。根據(jù)新的世界能源統(tǒng)計資料表明，2004年全球安裝的太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量已經(jīng)超過1000MW。在最近5年，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年均增長速度超過30%，成為增長速度最快的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。 我國太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀在世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時，中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也正以每年30%的速度得到快速發(fā)展。在光伏電池研究方面，我國光伏電池的研究獲得重要進展，目前我國實驗室光伏電池的效率已達21%，可商業(yè)化光伏組件效率達14%～15%，一般商業(yè)化電池效率也已達到10%～13%。在光伏電池生產(chǎn)制造方面，國內(nèi)光伏電池的年生產(chǎn)能力達到100MW，中國已成為繼日本、德國和美國后世界第四大光伏組件制造國。與此同時，我國也積極興建了大量光伏發(fā)電工程。例如投資達750萬美元，發(fā)電總裝機容量達到1兆瓦的深圳國際園林花卉博覽園光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已投入使用；首都博物館300kW太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也已經(jīng)投入使用。國家體育場(鳥巢)工程投資1000萬元，在“鳥巢”的12 個主通道上方，安裝總裝機容量為130千瓦的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。一項投資l億元的兆瓦級光伏發(fā)電項目也將在上海交通大學(xué)風(fēng)雨操場落成，并將成為亞洲最大的光伏發(fā)電站[19]。 基于LCL濾波的PWM逆變器的控制策略目前基于LCL 濾波器的PWM逆變器的較為新穎的控制策略有基于無源阻尼的直接電流控制策略、直接功率控制策略、