具有光伏并网发电功能的有源滤波器研究_卢冠达
并联混合有源电力滤波器的关键技术研究
ｐ ａ ｅ ｖ ｈ ｇ ｏ ｒ ｅ Ｐ Ｍ ｎ ｅ ｔｒｃ ｎ ｅ ｔｄ ｉ ｅ ｅ ． ｏ ａ ｅ ｈ ｒｄ ｔ ｎ ｌｐ ｒ ｌ ｌａ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒｆ ｔ ｒ ， ｅ ｐ ｓｉ ｅ ｈ ｓ ｏ ａ ｅｓ ｕｃ Ｗ ｉ ｖ ｒｅ ｏ ｎ ｃｅ ｎ ｓ ｒ ｓＣ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ｔ ｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ａ ａｌ ｃｉ ｏ ｅ ｌ ｓ ｔ ａ ｓｖ ｉ ｏ ｉ ｅ ｖ ｉ ｅ ｈ
有源滤波器相 比，有源滤波器的容量可大大降低。通过数字控制对三相 电网 电流矢量在 ｄ ｑ坐标系下进行投影变 ．
换， 实现谐 波和无功 电流 的精确提取与控制 。对 ２ Ｖ Ｈ Ｐ ０ｋ Ａ Ｐ Ａ Ｆ的仿真分析和 实验 结果均证 明所提方法能提高无 源
滤波器效能 ， 降低有源部分容量和改善整个滤波装置 的滤波性能， 性价 比高且实用性强。 关键词 ： 有源 电力滤波器 ； 逆变器 ； 谐波检测 ；功率转换
（． 江 大 学 ， 江 杭 州 １ 浙 浙 ３ ０ ２ ； ． 歇 根 州 立大 学 ，东兰 辛 １０ ７ ２密 ４ ８４ １２ ） ８ ２ — ２ ６
摘要： 提出并实现 了一种新型 的并联混合有源 电力滤波器（ Ｈ Ｐ ） Ｐ Ａ Ｆ 结构及其控制策 略． 即在一个低容量三相 Ａ Ｆ的 Ｐ
逆 变 器 交 流 输 出侧 串 接 Ｌ 串 联谐 振 无 源 滤 波 器 。 Ｌ 的存 在 大 大 降 低 了逆 变 器 所 承 受 的 基 波 电压 ， 传 统 并 联 Ｃ７次 Ｃ 与
ｈ ｓａ ｔｒ ｅ—ｈ ｓ ｉ ｇｅ ｔ ｎ ｄ ｓ ｒ ｓｒ ｓ ｎ ｎ ｅ Ｌ ｌ ｒ ｏ ｅ ｓ ｖ ｎｈ ｈ ｒ ｎ ｃ ｆ ｑ ｅ ｃ ｎ ｗ ｖ ｌ ｇ ａｉ ｇ ｔ ｒｅ・ ａ ｈ ｅ － ａ ｅｓｎ ｌ － ｅ ｅ ｉ ｅ ｏ ａ ｃ Ｃ ｆ ｔ ｒ ｈ ｅ ｅ ｔ ａｍｏ ｉ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ａ ｌ ｏ ｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ・ ｐ ｕ ｅ ｉ ｅｆ ｔ ｒ ｏ ａ ｎ ｈ
基于LCL型滤波器的光伏并网逆变器的控制策略研究
…
…
…
…
…
…
一
基于Ｌ Ｃ Ｌ 型滤 波器的光 伏并 网逆 变器的控制策 略研 究
山东科技 大学信 息与电气工程 学院 李红亮 杨 少辉 苏彦 平 刘 涛 安 彬
【 摘 要 】 光 伏 并 网 逆 变器 的Ｉ （ ： Ｌ型 滤 波 器 与 传 统 的Ｌ型 、 Ｌ（ ： 型 相 比 较 而 言 ， 在 相 同 的 电 感 量 的 情 况 下 ，Ｌ ＣＩ 型 滤 波 器 对 注 入 电 网 的 高 阶 次 谐 波 具 有 更 好 的 抑 制 能 力 ，谐 波 衰 减 十 分 明显 ，但 是 用 Ｌ Ｃ Ｉ 型 滤 波 器 作 为 光 伏 并 网 接 口 ，容 易 产 生 谐 振 尖 峰 ，影 响 整 个 系统 的稳 定 性 。 本 文 主 要对 基 于 Ｌ （ ： Ｌ型 的 光 伏 并 网逆 变 器 的 直 接 转 矩 控 制 策 略 分 析 研 究 ， 提 出 改进 的 基 于 准 直接 功 率 控 制 （ ＤＰ Ｃ） 的控 制 策 略 ，对 Ｌ ｃ Ｌ型 滤 波 器 的 谐 振 问题 进 行 有 效 抑 制 并 且 提 高对 光伏 并 网 电压 电 流 的控 制 能 力 。 【 关键 词 】 光 伏 并 网 ； 谐 波 抑 制 ；Ｌ ＣＬ 型 滤 波 器 ；谐 振
）
二 、直 接功 率 控制 策 略 相 对 基 于 电 流 和 虚 拟 同 步 电 机 控 制 策 略 ，矗接 功 率 控制 具有 更 高 的功 率 因数 ， 更 低 的Ｔ Ｈ Ｄ（ 总 谐 波 畸 变 率 ） ， 以 及 优 良的 动 态 性 能 和 结 构 简 单 等 众 多 优 点 ，从 １ ９ ９ １ 年 Ｔ ｏ ｋ ｕ ｏ Ｏ ｎ ｈ ｉ ｓ ｈ ｉ 提 出 将 直 接 功 率 控 制 应 用 于 对 变 流 器 的控 制 以来 ，逆 变 器 的 直 接 功 率 控 制 受 到 了国 内外 的 学 者 的 广 泛 关 注 。 直 接 功 率 控 制 一 般 采 用 都 是 开 关 矢 量 表查询法 （ Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ ） ，开 关 矢 量 表 是 系 统 控 制 的 核 心 ， 所 以研 究 开 关 矢 量 表 是 研 究 直 接 功 率 控 制 的 个 重 要 的 方 向 。有 些 学 者 对 此 也提 出 ＿ 『不 同 空 间划 分 和 优 化 开 关 表 设 计 方 法 ，这 种 对 开 关 表 的 改进 大 大 提 高 了 直 接 功 率 控 制 的 系 统 动 态 性 能 。 然 而 ，Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ 开 关 频 率 不 同 定 ，不 利 于 输 出 滤 波 器 的 设 计 。 为 解 决前 面 说 的 问题 ， 人 们 提 出 了 恒 频 直 接 功率控制 ，基于恒频 直接功率控制 的几种方 法 ， 不但 兼 顾 了功 率 调 节 的 动 态 性 ， 又 固 定 了开 关频 率 ， 不 过 这 样 无 法 实 现 对 并 网 电流 的 直 接 控 制 。后 来 又 有 人 提 出 了基 于虚 拟 磁 链 和 有 源 阻 尼 控 制 的 直 接 功 率 控 制 方 法 ，但 是 两 种 控 制 算 法 比较 难 以实 现 ，控 制 起 来 比 较复杂 。 三 、基于 准Ｄ Ｐ Ｏ 光伏 并网 逆变器 的控制 策略 为 此 本 文 提 出 了一 种 基 于 准 直 接 功 率 控 制 （ Ｄ Ｐ Ｃ） 的 光 伏 并 网 逆 变 器 的 控 制 策 略 ， 内环 用 电流 环 进 行 控 制 ，对 并 网 的 电流 进 行 直接 的 控 制 ， 功 率 环 作 为 外 环 ， 直 接 控 制 并 网逆 变 器 的输 出 功 率 ，这 样 系 统 的 控 制 性 能 既 有 了 基 ｆ 电流 控 制 的优 点 ， 又 有 了基 于 直 接 功 率 控 制 的优 良性 能 。控 制 系 统 包 括 对 直 流 母 线 的控 制 环 节 、有 源 功 率 阻 尼 环 节 、 对
滤波器在光伏发电系统中的应用
滤波器在光伏发电系统中的应用光伏发电作为一种可再生能源的发电方式，正逐渐在全球范围内得到广泛应用。
然而，光伏发电系统中存在着一些不可避免的问题，比如谐波干扰、电磁干扰等。
滤波器作为一种常见的电子器件，可以有效地解决这些问题，保证光伏发电系统的稳定运行。
一、谐波滤波器光伏发电系统中的光伏逆变器会将直流电转换为交流电。
这个转换过程中会引入一些谐波。
谐波是指频率是基波的整数倍的电压或电流成分。
谐波会导致功率损失、电压波动，甚至损坏电气设备。
因此，在光伏发电系统中使用谐波滤波器是非常必要的。
谐波滤波器通常分为积性谐波滤波器和消性谐波滤波器。
积性谐波滤波器主要通过串联电感和并联电容的方式，滤除谐波。
消性谐波滤波器则是通过消耗谐波电流的方式来滤除谐波。
二、电磁滤波器光伏发电系统在工作过程中会产生一些电磁辐射，这种辐射可能会对周围的电子设备产生干扰。
为了减少或消除这种电磁干扰，光伏发电系统中需要使用电磁滤波器。
电磁滤波器主要通过限制高频电磁辐射的传播，减少电磁干扰。
它们通常由电感、电容、阻抗和屏蔽等组成，能够有效地滤除干扰信号，保证光伏发电系统的稳定运行和与其他电子设备的兼容性。
三、滤波器的优势在光伏发电系统中广泛应用滤波器有以下几个优势：1. 提高电能质量：滤波器可以有效地减少谐波和电磁干扰，提高光伏发电系统的电能质量，保证设备的正常运行。
2. 延长设备寿命：谐波和电磁干扰对电气设备有一定的损坏作用，使用滤波器可以减少这种损坏，从而延长设备的使用寿命。
3. 提高整体效率：滤波器的使用可以减少谐波的损耗，提高光伏发电系统的效率，增加发电量。
4. 保证稳定运行：滤波器可以稳定光伏发电系统的运行，减少电压波动和电流波动，提高系统的稳定性和可靠性。
总结：滤波器在光伏发电系统中的应用具有重要的意义，能够有效解决谐波干扰和电磁干扰等问题。
通过使用滤波器，可以提高电能质量，延长设备寿命，提高整体效率，保证系统的稳定运行。
具有有源电力滤波器功能的光伏并网发电系统的研究
Ｊｎ Ｈａ ， ａ ｎ ｉ ｉ ｉ Ｌｉｎｇ Ｘｉ ｇｘ ｎｇ
（ ｕ ａ ｓ ｔｔ ｏ ｒ ｅ ｌｃｒ ｒｐ ｌ ｏ ， Ｉ ， ｈ ｎ４ ０ ６ ， ｈｎ Ｗ ｈ ｎＩ ｔｕｅ ｆ ｎ ｉ Ｍａｉ ｅｔ ｃ ｏ ｕｓ ｎ ＣＳＣ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ） ｎＥ ｉＰ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｐ ｒ ｃ ｌ ｎ ａｈ ｍａｉａ ｄ ｌ ｆｐ ｏｏ ｏｔｉ 尸 ｇ ｉ－ｃ ｎ ｅ ｔｄｓｓｅ ｎ ｃｉ ｓ ｃ： ｉ ｉ ｅａ ｄ ｍ ｔｅ ｔ ｌ ｒ ｐ ｎｐ ｃ ｍｏ ｅ ｈ ｔｖ ｌ ｃ（ ｒ ｏ ａ ｄ ｏ ｎ ｃｅ ｔｍ ａ ｄ ａ ｔ ｅ ｙ ｖ
船 电 技 术Βιβλιοθήκη ｌ 力系统 电具有 有源 电力滤波 器功 能 的光 伏
并 网发 电系 统 的研 究
金 海 梁 星 星
ｆ 国船 舶 重 工 集 团 公 司 七 一 二 研 究 所 ， 武 汉 ４ ０ ６ ） 中 ３ ０ ４
摘
要 ：本 文分析 了有源 电力滤波器 （ Ｐ ）和 光伏 并网发 电系统 的工 作机理 和数 学模 型 ，建立 了有源 电力 Ａ Ｆ
色电力的发展具有一定的意义。
２ Ａ Ｆ与 光伏 并 网发 电系 统 的 比较分 析 Ｐ
通 过 对 有 源 电力 滤波 器 与 光 伏 发 电系 统两 者
的 比较 分 析 可 知 ，两 者有 诸 多相 同之 处 。下 面从
系统 中以及光伏新能源 发 电系统 中获得广泛应 Ｊ 用 。对有 源 电力 滤 波 器 与 光伏 发 电系 统 进 行对 比 分 析 ，发现 两 种 装 置 有 诸 多相 同之 处 ， 同时 ， 也 有 不 同和 不 足 之 处 。利 用先 进 的 电力 电子 技术 对
一种光伏逆变器的LCL滤波器设计
一种光伏逆变器的LCL滤波器设计随着可再生能源的发展和应用，光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心设备，扮演着将太阳能光电转换成交流电的重要角色。
而光伏逆变器的LCL滤波器设计对于提高逆变器的性能和稳定性具有关键作用。
本文将探讨一种光伏逆变器的LCL滤波器设计，分析其设计原理以及优势所在。
LCL滤波器是一种电路滤波器，用于消除逆变器输出电压中的高次谐波，从而保护负载并降低电网对逆变器的干扰。
LCL滤波器由电感L、电容C和电感L组成，其特点是在抑制谐波的也具有一定的功率因数校正和电流谐波抑制能力。
在光伏逆变器中，LCL滤波器设计的主要目的是提高输出电压的波形质量，并保证逆变器的稳定性。
设计LCL滤波器需要考虑逆变器的额定功率，根据其输出特性确定LCL滤波器的参数值。
需要考虑电网的特性，不同的电网对LCL滤波器的要求也不同，因此在设计过程中需要充分考虑电网的特性，确保LCL滤波器设计符合电网接口的要求。
还需考虑LCL滤波器在工作过程中可能出现的谐波问题，并针对性地设计滤波器参数，以保证逆变器输出电压的波形质量。
在实际应用中，LCL滤波器设计需要综合考虑多个因素，包括逆变器的性能需求、电网的特性以及滤波器自身的稳定性和可靠性。
下面，我们将从这几个方面详细分析光伏逆变器LCL滤波器的设计。
LCL滤波器的稳定性和可靠性同样需要在设计过程中加以考虑。
在实际应用中，LCL滤波器可能会受到电网电压、负载变化以及外部干扰等因素的影响，因此在设计LCL滤波器时需要采用合适的控制策略以确保其稳定性和可靠性。
可以采用自适应控制策略、预测控制策略或者滑模控制策略，以提高LCL滤波器在工作过程中的稳定性和抗干扰能力。
在LCL滤波器的具体设计中，还需要考虑电感和电容的损耗等因素，确保滤波器在工作过程中能够稳定可靠地工作。
光伏逆变器的LCL滤波器设计需要综合考虑多个因素，并根据逆变器的性能需求、电网特性以及滤波器的稳定性和可靠性加以设计。
并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器研究
０ 引 言
随着现 代工 业技 术 的发展 ，人量 的 电力 电子装 置 中采 用 了大功 率开 关器件 ，使 电力 电子装置 实现
ｌ
滤 波 器 的分 析
带￡ 滤 波器 的并 联型有 源 电力滤波 器 （Ｐ ） Ａ Ｆ 的
系 统 结构 图如 图１ 示 。其 中， 是 网侧 电压 ， 是 所
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｃ — ｌｅ ｎ Ｓ ｓ ａ ｃ ｆＬ Ｆｉｔ ｒｉ ｈｕｎ ｔｖｅＰｏ ｒＦｉｔ ｒ ｔＡｃ ｉ ｗｅ ｌｅ
ＺＨＥ ＮＧ — ｉ ， Ｄａ ｘ ｎｇ ＨＵ ｉ ｇ ｏ Ｊｎ－ ａ
（ ｏｌ ｅ ｆ ｌｃｒ ａ ｎ ｉｅｒｎ ｎ Ａ ｔｍａｉｎ Ｆ ｚ ｏ ｎｖｒｉ， ｕｈ ｕ ３ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｃ ｌｇ Ｅ ｅｔｃ ｌ ｇｎ ｅｉｇａ ｄ ｕｏ ｔ ， ｕｈ ｕＵ ｉ ｓｔ Ｆ ｚ ｏ ５ １８ Ｃ ｉａ ｅ ｏ ｉ Ｅ ｏ ｅ ｙ
了高频 化和 小 型化 ，但 随之而 来 的是高 次谐波 的产
生 ，对 电网造成 的污 染 。现 在 采用 的 比较 流行 的补 偿 谐波 的装置是 并联型有源 电力滤波器 （Ａ Ｆ Ｉ２ Ｓ Ｐ ）１１ 。 现 阶段 的Ｓ Ｐ 的输 出一 般来 说采 用单 电感 滤波 ＡＦ
器 。单 电感滤 波器 结构 简 单 ，但 是 不能够 很 好地 滤 除 开关谐 波 Ｍ ，需要较 高 的开关 频 率才 能有 效地 滤 除 开关谐 波 ，获得 良好 的动态 性 能 。往 往为 了获
《2024年并联有源电力滤波器实用关键技术的研究》范文
《并联有源电力滤波器实用关键技术的研究》篇一一、引言在现代电力系统中，随着电力电子设备和非线性负载的广泛使用，电能质量问题日益严重，谐波问题更是突出。
因此，有效解决电能质量问题，提高电力系统稳定性及供电质量，成为了电力行业的研究重点。
并联有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）作为一种先进的谐波治理设备，具有响应速度快、滤波效果好的特点，被广泛应用于电力系统谐波治理中。
本文将针对并联有源电力滤波器的实用关键技术进行深入研究。
二、并联有源电力滤波器概述并联有源电力滤波器是一种基于实时检测技术、高速数字信号处理技术和电力电子变换技术的谐波治理装置。
它通过实时检测电网中的谐波电流，经由控制算法计算后，输出与谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流，从而实现对电网谐波的有效治理。
三、关键技术分析1. 实时检测技术实时检测技术是并联有源电力滤波器的核心技术之一。
该技术能够实时检测电网中的谐波电流，为控制算法提供准确的输入信号。
为了确保检测的实时性和准确性，通常采用高性能的电流传感器和数字信号处理技术。
2. 控制算法研究控制算法是决定并联有源电力滤波器性能的关键因素。
目前常用的控制算法包括瞬时无功功率理论、神经网络控制、模糊控制等。
这些算法能够根据实时检测到的谐波电流，快速计算出补偿电流的大小和相位，并输出到电力电子变换器中。
3. 电力电子变换技术电力电子变换技术是实现并联有源电力滤波器功能的核心技术之一。
该技术通过逆变器将直流电源转换为交流电源，实现对电网的实时补偿。
为了提高电力电子变换技术的效率和可靠性，通常采用高开关频率、低损耗的功率器件和优化控制策略。
4. 系统保护与安全运行在并联有源电力滤波器的实际应用中，系统保护与安全运行是必不可少的环节。
这包括过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等措施，以确保设备在异常情况下能够及时切断电源，保护设备和电网的安全运行。
四、实用化技术研究针对并联有源电力滤波器的实用化技术应用，本文主要从以下几个方面进行研究：1. 设备选型与配置：根据实际需求，合理选择并联有源电力滤波器的容量、型号和配置方案，以满足不同场景下的应用需求。
弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究
东北电力技术２０２１年弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究周识远（国网甘肃省电力公司，甘肃㊀兰州㊀７３００７０）摘要：针对弱电网下存在较大的电网等值阻抗导致电力系统中谐波以及电压波动影响整个电力系统电能质量的问题，提出一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网逆变器电能质量控制策略㊂该控制策略采用ＰＩ双闭环控制实现直流侧母线电压稳定，并增加电压幅值反馈控制以稳定ＰＣＣ点电压㊂最后，基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台搭建弱电网下光伏并网发电系统，并对其进行仿真㊂仿真结果表明，该控制策略能够有效抑制电网谐波问题，降低电网阻抗对电网电能质量的影响，从而实现整个电力系统安全稳定运行㊂关键词：光伏并网逆变器；控制策略；电网等值阻抗；谐波［中图分类号］ＴＭ４６４㊀［文献标志码］Ａ㊀［文章编号］１００４－７９１３（２０２１）０５－０００６－０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｒｉｄ⁃ＣｏｎｎｅｃｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒｓＵｎｄｅｒＷｅａｋＧｒｉｄＡｃｃｅｓｓＺＨＯＵＳｈｉｙｕａｎ（ＳｔａｔｅＧｒｉｄＧａｎｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈａｒｍｏｎｉｃａｎｄｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌａｒｇｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｆｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｗｅａｋｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ，ａｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅ．ＴｈｅＤＣｓｉｄｅｖｏｌｔａｇｅｉｓｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｂｙＰＩｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｆｅｅｄ⁃ｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｄｄｅｄｔｏｓｔａｂｉｌｉｚｅＰＣＣｐｏｉｎｔｖｏｌｔａｇｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｂｙＭａｔ⁃ｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｈａｒｍｏｎｉｃｓａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎ⁃ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｎｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；ｎｅｔｗｏｒｋｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅ；ｈａｒｍｏｎｉｃｗａｖｅ㊀㊀太阳能作为一种清洁可再生能源，以无污染㊁储存量丰富㊁分散等优点在新能源领域占据重要角色㊂目前太阳能的利用以光伏发电形式最为广泛［１］㊂但对我国而言，受土地㊁光照资源的限制，大规模光伏电站主要建设在沙漠或半沙漠偏远地区，此时长距离的输电线路将导致线路阻抗增大，而且用户负载通常以离网或与外网以弱联系的形式连接，电网结构薄弱，系统供电能力较差［２－３］㊂逆变器作为并网光伏发电系统中最为关键环节之一，伴随远距离电网末端光伏逆变器并网数量增多㊁单机容量增大，其控制变得越来越复杂，电网安全稳定运行无法保证，若不能有效解决逆变器安全稳定运行问题，将对电网电能质量产生严重影响，甚至导致整个电力系统崩溃［４］㊂此外，弱电网环境下，负荷侧的切入与切除以及光伏发电系统输出功率波动都将导致主网电压的波动，从而使得并网点电压波形畸变甚至越限，输入谐波增大，系统电能质量变差，供电可靠性降低㊂传统逆变器的设计都将电网视为理想电压源，但在弱电网下传统电网模型将无法适用㊂此时基于戴维南定理，将网侧等效为理想电压源串联等值阻抗，但较大的电网阻抗对于弱电网将产生不利影响，而且伴随电网阻抗的增加，尤其是其中感性成分的增加，系统串／并联谐振现象将越发明显，这将导致电力系统的安全稳定性能下降，从而进一步恶化电网的稳定运行［５］，弱电网下系统电能质量问题变得越来越突出㊂为实现电网的无功补偿和电流谐波抑制，国内外学者对其进行了大量研究㊂文献［６］提出一种基于高频注入的电网阻抗检测方法，并通过试验验证所提方法的正确性，该方法改善了电流基波对电网的影响，但高频信号对用户侧２０２１年周识远：弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究所引入的Ｃｇ干扰不容忽视㊂文献［７］利用最小二乘法检测阻抗，该方法对电力系统的稳定性和网侧电能质量的影响较小，但其涉及计算量庞大，而且算法比较复杂㊂文献［８－９］对传统锁相技术进行改进，电网波形发生畸变时可及时检测电网电压相位，从而提高并网电能质量，该控制策略简单易行，但其只能减少特定谐波㊂文献［１０］针对弱电网下多逆变器并联运行时，电网阻抗参数对光伏逆变器稳定运行影响及系统谐波振荡放大的原因进行了详细分析，为本文提供了有益的参考㊂文献［１１］提出一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网逆变器的控制策略，该控制策略实现了光伏发电系统的消谐和无功补偿功能，提高了配电网的电能质量，但其未考虑ＰＣＣ点电压稳定问题㊂针对上述问题，本文以弱电网为研究背景，分析了光伏发电系统接入电网后的谐波以及电压波动问题，基于瞬时无功功率理论以及ＰＣＣ点电压幅值控制方法，以提高光伏逆变器无功输出性能，从而实现ＰＣＣ点电压的稳定和谐波环流的抑制，并采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿真验证㊂１㊀单相光伏并网逆变器为提高控制精度，采用光伏并网逆变器双级式结构，前级采用Ｂｏｏｓｔ升压电路，后级采用单相全桥逆变电路㊂考虑电网阻抗（阻感性），单相全桥逆变器在并网状态下的等效模型如图１所示，其中光伏并网逆变器由ＤＣ／ＤＣ升压斩波电路与ＤＣ／ＡＣ单相全桥逆变电路构成㊂逆变器输出电流经ＬＣＬ滤波电路后，通过并网继电器并入电网㊂图１㊀并网状态下单相全桥逆变器的等效模型由于弱电网下存在较大的电网阻抗使得光伏阵列输入谐波增大，ＰＣＣ点电压发生波动，其输出特性呈非线性㊂为提高光伏并网发电系统输电效率，Ｂｏｏｓｔ升压斩波电路输出侧电压一般不低于５００Ｖ［１２］㊂图１中，Ｂｏｏｓｔ升压电路将电压值较低且变化范围大的Ｕｐｖ转换为适合ＤＣ／ＡＣ变换的直流侧电压Ｕｄｃ，Ｃｄｃ是容量比较大的电容，从而稳定Ｕｄｃ㊂逆变电路将直流侧电压Ｕｄｃ变换为与电网电压幅值接近㊁频率相同的电压Ｕｉｎｖ，由于该电压在开关频率处具有高频谐波，因而直接并入电网会带来大量谐波，要通过ＬＣＬ滤波器滤波，使电流以较低的畸变率并入电网Ｕｇ㊂根据图１，建立弱电网下的单相光伏并网逆变器的动态方程如下：Ｌｓ１ｄＩｉｎｖｄｔ＝Ｕｉｎｖ－Ｕｃ（１）ＣｄＵｃｄｔ＝Ｉｉｎｖ－Ｉｇ（２）ＬｇｄＩｇｄｔ＝Ｕｃ－Ｕｇ－ＲｇＩｇ（３）写出上述动态方程对应的ｓ域表达式如下：ＵｇＵｉｎｖéëêêùûúú＝１ｓＣ－Ｒｇ－ｓＬｇ－１ｓＣｓＬ＋１ｓＣ－１ｓＣéëêêêêêùûúúúúúＩｉｎｖＩｇéëêêùûúú（４）式中：Ｕｇ为电网电压；Ｕｉｎｖ为逆变桥臂输出的正弦脉宽调制电压；Ｌｓ１为滤波电感；Ｃ为滤波电容；Ｌｇ和Ｒｇ分别为电网的等效电感和电阻；Ｉｇ为电网电流㊂２㊀弱电网下单相光伏并网逆变器控制光伏逆变器的并网控制包括升压电路控制和逆变电路控制，主要研究后级并网逆变器的控制㊂本文采用基于瞬时无功功率理论的ｉｐ－ｉｑ电流检测算法对电路中的瞬时电压和瞬时电流进行控制，进而实现对光伏并网逆变器谐波和无功补偿的检测㊂其中，直流侧稳压采取电压外环和无差拍的电流内环双闭环控制，ＰＣＣ点稳压采取电压幅值反馈控制［１３］㊂２ １㊀直流侧稳压控制图２所示为单相光伏并网逆变器控制框图㊂ＶＳＣ的控制策略为直流电压外环㊁交流电流内环控制，并在控制环中引入电网电压前馈㊂对光伏逆变器直流侧电压Ｕｄｃ进行调节可以减少直流侧电压的波动，保证并网逆变器更有效的控制［１４］㊂将直流侧电压实时值Ｕｄｃ与设定电压Ｕ∗ｄｃ比较，其误差通过ＰＩ控制，结果乘以与电网电压同步的正弦信号，作为逆变器输出电流指令信号Ｉ∗ｉｎｖ，㊀２０２１年图２㊀单相光伏并网逆变器控制框图实时检测逆变器输出电流Ｉｉｎｖ，与Ｉ∗ｉｎｖ比较，误差经ＰＩ控制，其结果与电网电压Ｕｇ的前馈信号求和，再由ＰＷＭ发生器变成驱动逆变器工作的开关信号㊂电流环采用无差拍控制技术，开关频率固定，动态响应快，能在下一个控制周期内消除目标误差，抑制谐波环流，实现稳态无静差效果㊂２ ２㊀ＰＣＣ点稳压控制ＰＣＣ点的稳压采取电压幅值反馈控制，即通过补偿无功功率来实现㊂其控制框图如图３所示㊂图３㊀ＰＣＣ点的稳压控制框图图３中，Ｕｍ为电路电压的幅值；Ｕ∗ｍ为电压幅值的给定值，两者的差值经ＰＩ控制得到调节信号ΔＩ∗ｍ㊂补偿电流由瞬时无功电流的直流分量减去ΔＩ∗ｍ及逆变器输送至网侧的实际电流Ｉｃ得到，通过ＰＷＭ控制电路将需补偿的电流注入电网，实现光伏逆变器直流侧与交流侧的能量交换，将ＰＣＣ点电压调节至稳定值，即：Ｉ∗Ｌｑ＝ＩＬｑ－ΔＩ∗ｍ（５）无功电流分量ΔＩ∗ｍ可表示为㊀㊀ΔＩ∗ｍ（ｋ）＝ΔＩ∗ｍ（ｋ－１）＋Ｋｐｑ（Ｕｔｅ（ｋ）－Ｕｔｅ（ｋ－１））＋Ｋｉｑʏ（Ｕｔｅ（ｋ）－Ｕｔｅ（ｋ－１））ｄｔ（６）Ｕｔｅ（ｋ）＝Ｕ∗ｍ（ｋ）－Ｕｍ（ｋ）（７）式中：Ｕｔｅ（ｋ）为Ｕ∗ｍ和Ｕｍ第ｋ次样本两者之差；Ｋｐｑ和Ｋｉｑ为ＰＩ调节器的比例和积分增益㊂３㊀仿真分析根据系统控制框图，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台上搭建仿真模型，并进行分析㊂系统控制参数见表１㊂表１㊀系统参数参数数值电网电压／Ｖ２２０系统频率／Ｈｚ５０开关频率／ｋＨｚ１０直流侧电压／Ｖ５００直流侧电容／μＦ３０００滤波电感Ｌ１／ｍＨ０ １１滤波电感Ｌ２／ｍＨ０ ０２２滤波电容／μＦ１３７ＰＷＭ控制参数Ｋｐ／Ｋｉ０ ５／０ １３ １㊀直流侧稳压分析针对电网阻抗不断变化的情形，采用ＰＩ控制进行仿真分析㊂阻抗值为０ １ｍＨ时，采用ＰＩ控制下的逆变器输出实际电流和参考电流的仿真波形如图４所示，其中，蓝色为并网电流，红色为参考电流㊂图５为阻抗值为０ １ｍＨ时，并网电压和并网电流的波形图，红色代表并网电压Ｕｉｎｖ，蓝色代表并网电流Ｉｉｎｖ㊂阻抗值为０ ２ｍＨ时，并网电压和电流的波形图如图６所示，由于阻抗值的变化，并网电压和并网电流发生变化，因此纵坐标取值范围与图５有所差别㊂图４㊀逆变器输出实际电流和参考电流波形图图５㊀阻抗值为０ １ｍＨ时并网电压和电流的波形图图６㊀阻抗值为０ ２ｍＨ时并网电压和电流的波形图２０２１年周识远：弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究由图５㊁图６中可知，在电网阻抗增加时，并网电流始终能较好的跟随并网电压，功率因数较高，验证了所提控制策略的正确性和有效性㊂３ ２㊀无功补偿分析图７所示为ＰＣＣ点未加电压幅值反馈控制下的无功波形图，图８所示为ＰＣＣ点加入电压幅值反馈控制的无功补偿波形图，其中，蓝色曲线为有功功率，红色曲线为无功功率㊂图７㊀ＰＣＣ点未加电压幅值反馈控制下的无功波形图图８㊀ＰＣＣ点加入电压幅值反馈控制下的无功波形图由图７中可知，在没有加入无功补偿装置时系统的无功功率随着负荷的变化，波动变化比较大，系统功率因数为０ ８１㊂另外，由图８中可大致看出无功功率的平均有效值大致在０ ５ｓ，此时有功功率Ｐ＝１ ６ˑ１０６Ｗ，无功功率Ｑ＝０ ９ˑ１０６ｖａｒ，计算得此时的功率因数为０ ８７㊂因此，为了减小无功功率随着负荷变化而波动较大的现象，应该在线路中添加无功补偿来减小系统无功功率的变化，提高功率因数，从而稳定ＰＣＣ点电压㊂４㊀结束语本文提出一种基于瞬时无功理论的光伏并网逆变器电压控制策略，通过检测瞬时电压与瞬时电流，将电压外环与电流内环相结合，采用双闭环控制实现直流侧电压稳定，有效抑制了弱电网下接入较大电网阻抗而导致的谐波环流㊂此外，利用电压幅值反馈控制补偿ＰＣＣ点无功功率，使得ＰＣＣ点电压基本维持稳定㊂仿真结果表明：本文所采用控制策略可有效改善电网电能质量㊂参考文献：［１］㊀吴㊀薇，赵书健，段双明，等 光伏逆变器接入弱电网运行的稳定性问题分析［Ｊ］．东北电力大学学报，２０１８，３８（１）：８－１４．［２］㊀Ｄ．Ｐ．Ｋｏｔｈａｒｉ，Ｋ．Ｃ．Ｓｉｎｇａｌ，Ｒ．Ｒａｎｊａｎ．ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｍｅｒｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｍ］．ＳｅｎｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ，ＰＨＩＬｅａｒｎｉｎｇＰｒｉｖａｔｅＬｉｍｉｔｅｄ．２０１２：１９６－１９７．［３］㊀ＣｏｂｒｅｃｅｓＳ，ＢｕｅｎｏＥ，ＲｏｄｒｉｇｕｅｚＦＪ，ｅｔａｌ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｎｉｎｄｕｃｔｉｖｅ⁃ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｗｅａｋｇｒｉｄｏｖｅｒＬａｎｄＬＣＬｆｉｌｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ［Ｃ］／／ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２００７：１－１０．［４］㊀赫亚庆，王维庆，王海云，等 光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究［Ｊ］．电网与清洁能源，２０１８，３４（８）：６０－６６．［５］㊀ＣｈｅｎＸ，ＳｕｎＪ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ⁃ｇｒｉｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇａｈａｒｄｗａｒｅ⁃ｉｎ⁃ｔｈｅ⁃ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ⁃ｂｅｄ［Ｃ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＥＣＣＥ，Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ：ＩＥＥＥ，２０１１：２１８０－２１８７．［６］㊀汤婷婷，张㊀兴，谢㊀东，等 基于高频注入阻抗检测的孤岛检测研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１３，４７（３）：７０－７２．［７］㊀Ｃｏｂｒｅｃｅｓ，Ｓａｎｔｉａｇｏ．Ｂｕｅｎｏ，ＥｍｉｌｉｏＪ．Ｐｉｚａｒｒｏ，Ｄａｎｉｅｌ．Ｒｏ⁃ｄｒｉｇｕｅｚ，ＦｒａｎｃｉｓｃｏＪ．Ｈｕｅｒｔａ，Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ．Ｇｒｉｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００９，５８（９）：３１１２－３１２１．［８］㊀鲁㊀力，刘㊀芳，张㊀兴，等 弱电网条件下单相光伏并网逆变器的控制研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１２，４６（５）：３６－３８．［９］㊀杨玉琳，刘桂花，王㊀卫 弱电网下基于锁频环的单相光伏并网逆变器同步技术研究［Ｃ］．２０１４台达电力电子新技术研讨会论文集，２０１４：１０１－１０６．［１０］㊀张站彬，翟红霞，徐华博，等 光伏电站多逆变器并网系统输出谐波研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，２８（１４）：１４２－１４６．［１１］㊀王正仕，陈辉明 具有无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（１３）：６７－７１．［１２］㊀夏向阳，唐㊀伟，冉成科，等 基于ＤＳＰ控制的单相光伏并网逆变器设计［Ｊ］．电力科学与技术学报，２０１１，２６（３）：１１４－１２１．［１３］㊀张贵涛，龚㊀芬，王丽晔，等 光伏并网逆变器电能质量控制策略［Ｊ］．电力科学与技术学报，２０１７，３２（２）：５０－５６．［１４］㊀杨朝晖 并联型有源滤波器自流侧电压控制［Ｄ］．济南：山东大学，２００８．作者简介：周识远（１９８４），男，硕士，高级工程师，从事新能源发电技术工作㊂（收稿日期㊀２０２０－１０－２０）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
福州大学学报（ 自然科学版）
Journal of Fuzhou University（ Natural Science Edition）
Vol． 42 No． 6 Dec． 2014
DOI： 10． 7631 / issn． 1000 － 2243． 2014． 06． 0864
第6 期
卢冠达，等： 具有光伏并网发电功能的有源滤波器研究
· 865·
增加整个系统硬件成本的条件下 ，同时实现光伏并网发电和有源电力滤波两项功能． 即在光伏模块输出 能量时，逆变器能够将能量输送到电网，进行并网发电，同时对负载中谐波电流进行补偿，净化电网谐 波； 当光伏模块输出功率低于下限或不输出功率时 ，将其切离电网，此系统转换为有源电力滤波器，可以 进行谐波补偿，实现有源电力滤波功能． 通过整合资源，实现了一套装置的多功能使用，既改善了电网的电能质量，降低了应用成本，又提高 ［3 － 8 ］ ，大多采用瞬时无功功率理论进行谐波检测和并 了两个系统的利用率． 目前国内外对此系统的研究 网指令合成，具有电路简单、实时性好的优点，但存在计算量大、矢量变换复杂等缺点，控制方式上各有 不同． 采用箕舌线变步长 LMS 谐波检测合成方法对光伏并网指令信号进行合并和谐波信号检测 ，指令电 流跟踪控制系统采用广义比例积分控制和快速重复控制算法串联的方式 ，提高控制系统的响应能力． 采 用基于变步长的扰动观测法对光伏模块进行最大功率点跟踪 ，有较好的跟踪效果．
［3 － 4 ］ ［1 ］
． 因此，研究具有光伏并网发电功能的有源电力滤波器，可以在基本不
收稿日期： 2013 － 06 － 24 通讯作者： 陈冲（ 1954 － ） ，博士，教授，博士生导师，主要从事非线性控制、电力电子技术、电力系统的检测与控制等 研究，chchen@ fzu． edu． com 基金项目： 福建省自然科学基金资助项目 （ 2012J01259 ）
* *
2
谐波检测及指令合成算法
在众多 APF 的谐波检测方法中，大多采用瞬时无功功率理论，其电路设计简单、实时性好，但计算量 较大、矢量变换复杂，基于传统自适应噪声对消技术的定步长算法跟踪精度较高 ，但是收敛速度慢，无法 满足实时跟踪的要求． 采用将基于箕舌线的变步长 LMS 算法应用于 APF 谐波检测和指令合成，该算法中 由误差 e 控制步长 u 的更新． 基于箕舌线的变步长 LMS 算法在稳态阶段具有很小的步长因子，不需要进 行太复杂的指数运算，大大减小了计算的复杂程度，提高了运算速度和系统的动态稳定性 ，跟踪能力和抗 噪能力都有较大提高，同时稳态误差较小，具有较强的跟踪能力和较快的收敛速度 ，能够很好地协同收敛 ［9 ］ 速度和稳态误差的矛盾 ．
图1 Fig． 1
具有光伏并网功能的 APF 结构图
图2 Fig． 2
箕舌线变步长 LMS 谐波检测合成算法
Structure diagram of the APF system with PV grid function
The Dustpan － shaped vessel tongue line variable step LMS harmonic detection synthesis
相连（ 见图 1 ） ． 前级 DC － DC 升压环节和后级 DC － AC 逆变环节具有相对独立的控制目标和方式 ， 前后级 可以相对独立的分开设计，因此系统控制环节的设计和实现较容易． 直流侧稳定控制是通过采样实测直 流母线电压 U dc 与给定电压 U dc 进行比较， 两者之差经 PI 调节器得到调节信号 ΔI p ， 将调节信号和 MPPT 模 块计算得到的光伏阵列有功电流指令 I pv 一起叠加到有功电流直流分量上，通过基于箕舌线的变步长 LMS 谐波检测合成算法，即可得到并网指令电流信号，其中包含基波有功、谐波电流信号和直流侧稳压控制信 号． 指令电流信号由广义比例积分控制和快速重复控制算法联合控制的调节后 ，控制主电路输出指令电 流信号，输出光伏阵列有功能量的同时进行谐波电流补偿 ．
A study of active power filter system with grid － connect photovoltaic power function
LU Guan － da，CHEN Chong，CHEN Dong － yi，CHEN Hong － zhe
（ College of Electrical Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian 350116 ，China）
(
1 b ˑ e （ t） + 1
2
)
1 ，a 为遗忘因子，取值为 0 ＜ a ＜ 1 ； b 的取值大于 1 ； λ max 为输入信号自相关矩阵的最大 λ max
3
复合控制算法
将广义比例积分控制与快速重复控制通过串联 的方式联合在一起，对指令电流信号实现无静差的 跟踪与控制． 广义 PI 控制对检测到的误差信号会快 速产生抑制作用，因此具有较好的快速性，但是跟 踪稳态误差较大． 重复控制虽然能够保证输出波形 精确稳定的跟踪给定，但是它的动态响应速度 较 慢． 因此，将两种控制算法串联在一起可以弥补相 互之间的不足，使系统获得较快的动态响应和较高 的波形输出质量，通过对系统的幅频特性分析，证 明了该控制策略对电流无静差跟踪控制的有效性
0
引言
能源和环保问题已成为当今世界关注的热点问题 ，人口众多、经济结构不合理、经济发展过快等因素 导致我国的能源和环保问题更为严重，太阳能以其不竭性和环保优势已成为最具光明前景的新能源之 ． 随着电力电子技术水平快速发展与提高 ，电力电子设备已经逐渐普及于社会的各行各业中 ，其主要 应用对象是新能源领域，例如： 太阳能发电，热能发电，风力发电等清洁能源领域． 其中电力电子器件的 一 开关动作向电网中注入了大量的谐波分量 ，使得交流电网中电压、电流波形严重失真，成为电力系统中最 ［2 ］ 主要的谐波源之一 ． 有源电力滤波器（ APF） 和光伏并网发电技术虽然前景非常光明，但各有其不足之处，均面临推广困 难障碍． 光伏并网发电装置只能在白天工作 ，晚上要切离电网，这不仅使设备利用率很低，而且频繁的投 切动作会对电网稳定性造成影响． 另外，两者成本较高，经济效益低． 针对两系统的不足和发展障碍，考 虑到虽然光伏并网逆变器和有源电力滤波器工作原理有些区别 ，但二者主电路结构基本一致，都是电压 源型逆变器，又都是受控电流源
http： / / xbzrb． fzu． edu． cn
· 866·
福州大学学报（ 自然科学版）
第 42 卷
在自适应噪声对消原理中，基波电流 I1 （ t） 与谐波电流 I H （ t） 是不相关的， 即谐波电流 I H （ t） 与参考正 U ， I （ t ） = I （ t ） + I （ t ） 弦波信号输入 in 也是互不相关的 故将非线性负载电流 L 作为自适应对消技术系统 1 H 的原始输入，将谐波电流 I H （ t） 作为有用的信号成分，则基波电流 I1 （ t） 作为噪声信号成分，将参考正弦 波基波作为参考输入 U in ． 经过自适应迭代运算后，可知滤波器的输出 y（ t） 会逼近于基波电流分量 I1 （ t） ， 将负载电流 I L （ t） 与输出 y（ t） 相减，则可得出系统的输出是谐波电流 I H （ t） ，即为所求的谐波信号． 根据自适应对消原理，将光伏并网电流信号加入其中并合成 ，此系统不仅实现谐波电流信号的检测， 同时还合成并网有功电流指令，并能稳定直流侧电压，原理图如图 2 所示． 具体原理如下． 自适应神经元的输入为： X（ t） = U in sin（ ωt） 自适应神经元的输出为： y（ t） = W T （ t） X（ t） 误差（ 系统的输出） 为： e（ t） = I L （ t） － y（ t） － I * pv 权值修正公式为： W（ t + 1 ） = W（ t ） + 2 u e （ t ） X（ t ） 箕舌线变步长 LMS 算法的步长更新公式为： u（ t） = a 1 － 其中： a max ≤ 特征值． 经过箕舌线的变步长 LMS 算法迭代计算，输出 y（ t） 无限接近基波信号 I1 （ t） ，则式（ 3 ） 变为 e（ t） = I H （ t） － I * 其为谐波电流信号和光伏有功电流信号的合成 ，将此电流信号反转，即为有源电力滤波器需 pv ， 要产生的并网电流信号，输入到电网中，既可以消除电网中谐波电流，又可以实现有功信号的并网． （ 4） （ 5） （ 3） （ 2） （ 1）
1
统一控制结构图及工作原理
［6 － 8 ］ ，前级由 Boost 型 DC － DC 变换器来实现电压上升和光伏阵列输出 采用两级式光伏并网系统结构 电压控制，最大功率点跟踪（ MPPT） 模块将完成光伏阵列最大功率点工作电压的计算 ，同时还有有功输出 电流指令的计算，后级采用三相全桥逆变电路，产生和电网电压同频同向的电流 ，两者通过直流母线电容
文章编号： 1000 － 2243 （ 2014 ） 06 － 0864 － 06
具有光伏并网发电功能的有源滤波器研究
卢冠达，陈 冲，陈东毅，陈弘哲
（ 福州大学电气工程与自动化学院 ，福建 福州 350116 ） 摘要： 根据有源电力滤波器与三相光伏并网发电的工作原理 ，设计一种具备光伏并网发电功能的有源电力滤 波器． 采用箕舌线变步长 LMS 谐波检测合成方法对光伏并网指令信号进行合并和谐波信号检测 ，采用广义比 例积分控制和快速重复控制算法串联的方式 ，控制系统的响应能力变快 ，最大功率点跟踪控制方式采用变步 长扰动观测法，通过 Matlab / Simulink 对系统建模仿真分析，验证该系统的正确性和可行性 ． 关键词： 光伏并网； 有源电力滤波器； LMS 谐波信号检测； 复合控制； 变步长扰动观测法 中图分类号： TP29 文献标识码： A