1、利用光伏并网变流器实现有源滤波功能的仿真研究报告开题报告书题 目：利用光伏并网变流器实现有源滤波功能的仿真研究文献综述：一、课题任务光伏发电是利用光伏效应把太阳能直接转换成电能的新能源技术。光伏发电对于解决世界能源危机和环境问题具有重大意义。然而，随着我国工业化进程的加快，大量的非线性和冲击性负载随之涌现，由这些负载所产生的谐波及无功电流使得电能质量日益恶化随着新能源的开发利用，光伏发电系统的应用不断普及。中小型光伏发电系统通常紧邻负荷，这就为光伏变流器的有源滤波功能提供了应用的需求和应用条件。一方面，负荷的谐波和无功需要补偿，另一方面，光伏变流器只要具备有源滤波功能，就具备这样的补偿能力。本
2、题目通过软件仿真手段，在不影响光伏并网变流器原有功能的前提下，将有源滤波功能融合到并网控制策略中，降低负荷对电网造成的谐波、无功影响二、光伏发电技术能源是一个国家存在和发展的核心动力，同时也是国民经济发展的物质基础，更是人类社会发展的动力来源。随着社会人口的增长、科技的发展和工业化进程的展开，人类对能源需求的也在日益增加。在当今的能源结构中，石油、煤炭和天然气三大化石能源，由于长期以基本趋于稳定增长的态势消耗，其储量正日趋枯竭。为保证能源的长期稳定供应，逐步改变现有的能源结构，必须实施能源可持续发展战略。全球在面临能源危机的同时，还面临着环境危机。长久以来，大量化石能源燃料的使用使全球生态环境
3、遭到严重破坏，气候异常，酸雨频发，臭氧层空洞扩大等等。由化石能源的消耗所引起的大量二氧化碳是导致地球温室效应的最主要因素。目前，全世界每天产生的温室效应气体以亿吨计，若不及时控制，将使人类的生存空间都面临威胁。为了减少大气污染，保护人类生态环境，需要大力开发利用新型的清洁能源。因此，无论是从保护环境角度出发，还是从确保长期的能源供应角度出发，加快速度开发利用无污染又可持续使用的新型替代清洁能源己是势在必行。近年来，太阳能以其环保优势受到越来越多的关注，因此，可以预见太阳能光伏利用的前景将是一片光明从上世纪90年代起，许多国家掀起了太阳能光伏发电热潮。日本、印度、美国、欧盟等国家，为了积极推动光
4、伏技术和光伏产业的发展，纷纷雄心勃勃的制定了中长期能源发展规划。在太阳能电池的技术方面，各国一直在通过扩大规模，改进工艺，开拓市场等措施来降低成本，并取得了显著的成果。许多发达国家都有类似的光伏屋顶并网发电项目或计划，如荷兰、奥地利、英国、加拿大等。有数据表明，世界光伏产业已成为当今世界最受关注，发展速度和增长幅度都最快的新型能源产业之一，整个光伏并网市场在蓬勃发展。目前为止，并网发电系统己经占世界X围内的光伏系统总量的50%以上。作为一种环境友好并能有效提高生活质量的新型发电方式，光伏发电技术正在全球X围内得到应用。我国地域辽阔，有些地区人口稀疏，大部分地区光照充足，太阳能资源丰富，具备发展
5、太阳能的环境条件。特别是绝大多数西部地区，很适合建立一家一户的小型独立光伏系统，同样也非常适合建造独立的太阳能光伏电站。因此，太阳能光伏发电在这些无电和无人口地区存在着巨大的发展空间和潜在市场。目前，我国光伏发电产业发展迅速，产业体系基本形成，技术水平稳步提高，政策措施日趋完善，市场潜力不断释放，已具备大规模推广应用的条件。我国社会经济的快速发展为光伏发电市场提供了更好的发展机遇和空间，在生态环境和能源的共同驱使下，我国的光伏产业将会有更大的发展。三、谐波的来源及危害随着光伏发电规模的扩大，建立起了越来越多中小型光伏发电系统，光伏发电技术在快速发展的同时也面临着诸多问题。随着工农业生产的日益发
6、展和人民生活水平的不断提高，大量的非线性和冲击性负载随之涌现。非线性负载的特点是参数随电压或电流的变化而变化。当非线性负载存在于系统中时，将使系统的电压、电流发生畸变，从而对系统产生谐波污染。非线性负载越多，谐波污染越严重。所以，非线性负载是谐波产生的根本原因。对于城市中心一些比较复杂的大型供电网络而言，在其输电和供电能力都较强时，电网供电质量受负载的无功功率影响不会很大。但远离电网的末梢地区，即在电网的边缘地区，如果光伏并网发电系统只提供有功电能，电网供电电压则会受到负载的无功电流较大的影响，进而会使共用该电网传输电能的其他电网用户也受到影响非线性负载所产生的谐波电流会影响电力系统的多个工作
7、环节，包括变压器，中性线，配电线路，还有电动机等。谐波严重将导致过流，谐波电流会导致运行温度严重升高，在三相变压器系统中产生环流，导致变压器过热。中性线上的过电流不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会引发系统运行的不安全因素。谐波还会引起配电线路的损耗增大，传输效率下降，并干扰电力载波通讯系统的工作，如时钟系统和电能管理系统。另外，电力系统中的电感元件还会电容器与形成谐振电路，这将导致电容器两端的电压产生尖峰，严重时甚至引起故障等。由此可见，由谐波引起的各种事故和故障不断发生，已经严重威胁了电力系统的稳定运行。谐波的危害已引起了人们的越来越多的重视，无论是从供电系统正常工作、用电设备安全的
8、角度，还是保障电力系统的稳定、安全、经济运行的角度，有效地治理谐波，净化电网的电气环境，已经迫在眉睫。四、有源电力滤波技术发展及优势目前，为解决电力电子装置和其它谐波源对电网的污染问题，通用的做法还是采用设置各种谐波补偿装置。无源电力滤波装置是目前应用最广泛的谐波治理和无功补偿装置。虽然具有成本低的优点，但其缺点也相当明显，电网的参数或者某此谐波电压可能与LC网络产生谐振，使该次谐波分量放大，从而引起很大的谐波电流，使电网供电质量下降。这些因素促成了有源电力滤波器(APF)的产生与应用36。近年来，随着电力电子技术和功率集成电路技术以及相关的谐波理论的发展，有源电力滤波器 (APF)也己成为国
9、内外研究的热点。对于电能质量要求越来越高的今天，作为谐波消除装置，采用APF的优点正在越来越突出。作为一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，APF具有以下一些特点:l)受电网阻抗和电网频率变化的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化;2)可对变化的无功及大小和频率变化的谐波以进行动态补偿，具有自适应功能;对补偿对象的变化有极快的响应;3)当需要补偿的谐波容量小于有源电力滤波器的额定容量时，有源电力滤波器可正常运行，并最大限度的对谐波进行补偿。4)补偿谐波时所需储能元件的容量不大;可同时补偿无功功率和谐波，可以连续调节补偿无功的大小且不要储能原件;5)谐波标准要
10、求越高，对有源电力滤波器而言，硬件的成本基本不受影响，主要是增加控制的复杂度和难度。基于以上这些特点，有源电力滤波器受到广泛重视，成为电力电子应用研究很具生命力的发展方向。五、课题的研究目的和意义本课题主要针对光伏并网发电系统中非线性负载所带来的谐波污染等问题，通过对有源电力滤波器和光伏并网发电系统在结构、控制策略和工作原理等方面的对比分析，从而研究对两者实施统一控制的理论基础，找出一种同时具有有源电力滤波器和光伏发电统一控制的策略。预期达到的目标是使系统实现在光伏电池输出能量时，逆变器将直流电变换成交流电输送到电网上，进行光伏并网发电，同时对负载中无功和谐波电流进行补偿，净化电网;当光伏电池
11、输出功率低于某值或不输出功率时，逆变器作为有源滤波器进行无功和谐波补偿，实现有源滤波功能。这将实现光伏发电系统的灵活并网，持续运行。通过整合资源，实现一套装置的多功能使用，既改善电网的电能质量，降低应用成本，也提高整个系统的利用率。这不仅对有源滤波技术和光伏发电技术的共同发展具有推动作用，而且对开发新型绿色能源和净化电力的和谐发展具有重要意义。主要参考文献：一、徐丹，具备有源滤波功能的光伏变流器控制策略的研究，交通大学，2011年二、X聪，戴 珂，X树全，段科威，康 勇。用并网逆变器实现有源滤波与无功补偿功能的研究，华中科技大学，强电磁工程与新技术国家重点实验室，XX XX 430074，中图
12、分类号：TM714.3 ，文献标识码：A ，文章编号：1671-8410(2011)06-0034-05三、X国荣，X铁良，丁 明，苏建徽，汪XX。光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制，中图分类号：TM761；TN7138；TM9144四、金海 梁星星，具有有源电力滤波器功能的光伏并网发电系统的研究，中国船舶重工集团公司七一二研究所，XX 430064，中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1003-4862 (2011) 05-0004-04五、赵争鸣，X建政，孙晓瑛，袁立强。太阳能光伏发电及其应用，：科学，2005年六、李瑞生，周逢权，李燕斌。地面光伏发电系统及应用，：中国电
13、力，2011年七、罗安。电网谐波治理和无功补偿技术及装备，：中国电力，2006年八、曲学基，曲敬铠，于明阳等。电力电子滤波技术及其应用，：电子工业，2008年。研究方案：本次设计主要针对系统控制的两个重要环节一谐波及无功电流的检测和主电路的控制方法，进行研究和探讨首先，弄清光伏并网变流器及有源滤波器的工作原理和控制方法；其次，在现有的谐波与无功检测方法的基础上，研究谐波和无功电流检测的方法是否存在改进的可能；再之，分析系统的控制策略，包括电流内环和电压外环的双闭环控制策略。研究电流内环以及电压外环采用何种控制法；然后，分析LCL滤波电路，并进行及参数计算与设计；最后，利用MATLAB对所研究的
14、统一控制系统进行仿真，以证明该系统结构及控制策略的可行性和正确性毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1查阅文献，撰写文献综述，完成开题报告1.1-2.222修改完善开题报告，2.23-2.273撰写绪论2.27-3.34弄清光伏并网变流器及有源滤波器的工作原理和控制方法3.5-3.105完成光伏并网变流器的综述报告3.12-3.176完成有源滤波器的综述报告3.19-3.247学院中期检查3.26-3.318进行滤波电路设计4.2-4.79完成论文主体部分初稿4.9-4.1410进行仿真程序设计4.16-4.2111完成仿真并得出结果4.23-4.2812完成论文部分初稿4.23-4.2813完成软件仿真平台方案设计报告4.30-5.514根据意见修改论文和程序5.7-5.1215完成论文5月中旬16毕业设计答辩5月底指导教师意见：指导教师签名：审核日期：年月日
