基于matlab的微电网电能质量提升策略研究与分析

第1章绪论1.1选题背景近年来，随 ‎‌着科学 ‎‌技术的 ‎‌大力发 ‎‌展，当 ‎‌前社会 ‎‌对能源 ‎‌的需求 ‎‌急剧升 ‎‌高，为 ‎‌了满足 ‎‌人民生 ‎‌活需求 ‎‌和工业 ‎‌要求， ‎‌对于不 ‎‌可再生 ‎‌能源的 ‎‌过度使 ‎‌用使得 ‎‌整个国 ‎‌际社会 ‎‌对于资 ‎‌源匮乏 ‎‌的问题 ‎‌得到了 ‎‌越来越 ‎‌多的关 ‎‌注。为 ‎‌了寻找 ‎‌解决能 ‎‌源匮乏 ‎‌的办法 ‎‌，世界 ‎‌各国都 ‎‌在推进 ‎‌绿色发 ‎‌展战略 ‎‌，以求 ‎‌寻找可 ‎‌再生资 ‎‌源作为 ‎‌能源枯 ‎‌竭的替 ‎‌代方案 ‎‌。在解 ‎‌决能源 ‎‌问题的 ‎‌战略思 ‎‌路中， ‎‌新能源 ‎‌能够解 ‎‌决不可 ‎‌再生的 ‎‌化石燃 ‎‌料不足 ‎‌的问题 ‎‌[1] ‎‌。新能 ‎‌源是一 ‎‌种绿色 ‎‌的可再 ‎‌生能源 ‎‌，水能 ‎‌、风能 ‎‌、太阳 ‎‌能、潮 ‎‌汐等都 ‎‌可称之 ‎‌为可再 ‎‌生能源 ‎‌。可再 ‎‌生能源 ‎‌被称为 ‎‌新能源 ‎‌，主要 ‎‌是借助 ‎‌于电力 ‎‌供应系 ‎‌统来作 ‎‌为新能 ‎‌源的载 ‎‌体进而 ‎‌转化为 ‎‌电能， ‎‌实现对 ‎‌不可再 ‎‌生能源 ‎‌的替代 ‎‌。伴随 ‎‌着新能 ‎‌源技术 ‎‌的快速 ‎‌发展， ‎‌新能源 ‎‌作为能 ‎‌源供应 ‎‌的终端 ‎‌，这对 ‎‌电力系 ‎‌统提出 ‎‌了更高 ‎‌的挑战 ‎‌。当前 ‎‌，我国 ‎‌对于新 ‎‌能源的 ‎‌利用以 ‎‌分布式 ‎‌新能源 ‎‌发电为 ‎‌主，电 ‎‌网的供 ‎‌电属于 ‎‌集中式 ‎‌供电体 ‎‌系，大 ‎‌电网具 ‎‌有的供 ‎‌电形式 ‎‌单一、 ‎‌故障范 ‎‌围广的 ‎‌问题， ‎‌也使得 ‎‌新能源 ‎‌接入电 ‎‌网会对 ‎‌电网造 ‎‌成较大 ‎‌的影响 ‎‌[2] ‎‌。因此 ‎‌单一大 ‎‌电网在 ‎‌应对故 ‎‌障以及 ‎‌新能源 ‎‌接入问 ‎‌题具有 ‎‌的适应 ‎‌性差以 ‎‌及容量 ‎‌小等问 ‎‌题都需 ‎‌要综合 ‎‌考量。 ‎‌综上所 ‎‌述采用 ‎‌分布式 ‎‌发电与 ‎‌大电网 ‎‌相连接 ‎‌，能够 ‎‌有效的 ‎‌缓解新 ‎‌能源接 ‎‌入电网 ‎‌所带来 ‎‌的冲击 ‎‌力，具 ‎‌有较强 ‎‌的稳定 ‎‌性以及 ‎‌经济性 ‎‌等优点 ‎‌进而被 ‎‌广泛应 ‎‌用。分布式发 ‎‌电系统 ‎‌是引入 ‎‌新能源 ‎‌的重要 ‎‌手段和 ‎‌实现方 ‎‌法，通 ‎‌过采用 ‎‌多种较 ‎‌为灵活 ‎‌的发电 ‎‌终端分 ‎‌布在用 ‎‌电需求 ‎‌场所， ‎‌既可以 ‎‌对局部 ‎‌的负荷 ‎‌进行独 ‎‌立供电 ‎‌，也可 ‎‌以将所 ‎‌产生的 ‎‌电能传 ‎‌输至电 ‎‌网[3 ‎‌]。分 ‎‌布式发 ‎‌电正式 ‎‌通过整 ‎‌合这些 ‎‌小的发 ‎‌电机组 ‎‌来灵活 ‎‌的应用 ‎‌各种新 ‎‌能源进 ‎‌行能量 ‎‌转换， ‎‌保证局 ‎‌部供电 ‎‌稳定性 ‎‌与并网 ‎‌质量符 ‎‌合电网 ‎‌标准。 ‎‌相对于 ‎‌大电网 ‎‌的集中 ‎‌式供电 ‎‌方式， ‎‌通过统 ‎‌筹调度 ‎‌电网来 ‎‌实现对 ‎‌各地的 ‎‌电能分 ‎‌配，而 ‎‌分布式 ‎‌发电能 ‎‌够克服 ‎‌传统单 ‎‌一大电 ‎‌网对新 ‎‌能源接 ‎‌入的电 ‎‌网质量 ‎‌问题， ‎‌进而更 ‎‌好的实 ‎‌现对新 ‎‌能源的 ‎‌利用。 ‎‌因此， ‎‌对于适 ‎‌合接入 ‎‌新能源 ‎‌的分布 ‎‌式发电 ‎‌系统而 ‎‌言，既 ‎‌能够满 ‎‌足大电 ‎‌网供电 ‎‌不足的 ‎‌需求， ‎‌也能够 ‎‌实现为 ‎‌局部地 ‎‌区的重 ‎‌要负荷 ‎‌进行供 ‎‌电。工 ‎‌作原理 ‎‌是将新 ‎‌能源转 ‎‌化为电 ‎‌能，再 ‎‌通过所 ‎‌设的小 ‎‌型发电 ‎‌机组来 ‎‌实现新 ‎‌能源替 ‎‌代化石 ‎‌燃料进 ‎‌行能源 ‎‌供给。 ‎‌对于新 ‎‌能源而 ‎‌言，其 ‎‌能量转 ‎‌换是对 ‎‌特定区 ‎‌域进行 ‎‌实现集 ‎‌中供电 ‎‌，其供 ‎‌电模式 ‎‌如下图 ‎‌1-1 ‎‌所示， ‎‌通过新 ‎‌能源接 ‎‌入电网 ‎‌逆变器 ‎‌，再通 ‎‌过电能 ‎‌变换装 ‎‌置实现 ‎‌对复合 ‎‌的供电 ‎‌储能装 ‎‌置的储 ‎‌能以及 ‎‌并入电网。图1-1分布式供电模式简图采用分布式 ‎‌发电系 ‎‌统是通 ‎‌过整合 ‎‌各地的 ‎‌新能源 ‎‌来实现 ‎‌系统发 ‎‌电，通 ‎‌过逆变 ‎‌器等元 ‎‌器件能 ‎‌够将新 ‎‌能源转 ‎‌化为电 ‎‌能。逆 ‎‌变器的 ‎‌作用是 ‎‌交直流 ‎‌转换， ‎‌能够更 ‎‌好的为 ‎‌新能源 ‎‌的类型 ‎‌提供良 ‎‌好的电 ‎‌能输入 ‎‌条件[ ‎‌4]。 ‎‌国内“ ‎‌十三五 ‎‌”文件 ‎‌指出， ‎‌我国大 ‎‌力倡导 ‎‌对新能 ‎‌源的使 ‎‌用，这 ‎‌符合当 ‎‌前我国 ‎‌的绿色 ‎‌能源主 ‎‌题。因 ‎‌此新能 ‎‌源发电 ‎‌系统在 ‎‌我国电 ‎‌力系统 ‎‌应用中 ‎‌具有着 ‎‌重要的 ‎‌发展潜 ‎‌力，新 ‎‌能源在 ‎‌一定程 ‎‌度上缓 ‎‌解了对 ‎‌化石燃 ‎‌料的消 ‎‌耗。但 ‎‌是在现 ‎‌如今新 ‎‌能源的 ‎‌利用上 ‎‌还有许 ‎‌多问题 ‎‌等待我 ‎‌们去解 ‎‌决，根 ‎‌据当前 ‎‌对于新 ‎‌能源的 ‎‌利用， ‎‌并入电 ‎‌网所产 ‎‌生的电 ‎‌能质量 ‎‌问题以 ‎‌及新能 ‎‌源转换 ‎‌的稳定 ‎‌问题都 ‎‌是新能 ‎‌源发电 ‎‌存在的 ‎‌重要问 ‎‌题。随 ‎‌着各地 ‎‌新能源 ‎‌所接入 ‎‌的分布 ‎‌式发电 ‎‌系统， ‎‌在并入 ‎‌国家电 ‎‌网以后 ‎‌对于电 ‎‌网具有 ‎‌严重冲 ‎‌击力。 ‎‌新能源 ‎‌对电网 ‎‌的电能 ‎‌质量冲 ‎‌击问题 ‎‌仍然有 ‎‌待社会 ‎‌各界学 ‎‌者进行 ‎‌关注和 ‎‌研究。在新能源 ‎‌系统发 ‎‌电中， ‎‌太阳能 ‎‌凭借着 ‎‌其易得 ‎‌性和清 ‎‌洁性受 ‎‌到了广 ‎‌泛的关 ‎‌注，对 ‎‌于太阳 ‎‌能发电 ‎‌可以使 ‎‌用光伏 ‎‌板组件 ‎‌实现对 ‎‌太阳能 ‎‌的获取 ‎‌。整个 ‎‌太阳能 ‎‌发电系 ‎‌统产生 ‎‌的能耗 ‎‌以及能 ‎‌源类型 ‎‌都达到 ‎‌了当前 ‎‌绿色能 ‎‌源标准 ‎‌，但太 ‎‌阳能发 ‎‌电的缺 ‎‌点是容 ‎‌易受到 ‎‌地区天 ‎‌气环境 ‎‌的影响 ‎‌。但太 ‎‌阳能发 ‎‌电具有 ‎‌方便、 ‎‌快捷以 ‎‌及廉价 ‎‌的综合 ‎‌优势， ‎‌这些优 ‎‌势也使 ‎‌得太阳 ‎‌能发电 ‎‌具有更 ‎‌为广阔 ‎‌的前景 ‎‌和发展 ‎‌潜力。 ‎‌因此在 ‎‌当前国 ‎‌际社会 ‎‌化石燃 ‎‌料危机 ‎‌的时代 ‎‌背景之 ‎‌下，发 ‎‌展新能 ‎‌源已经 ‎‌成为当 ‎‌前人类 ‎‌能源探 ‎‌索的重 ‎‌要途径 ‎‌，而在 ‎‌众多新 ‎‌能源中 ‎‌太阳能 ‎‌发电具 ‎‌有着强 ‎‌大的发 ‎‌展潜力 ‎‌与开发 ‎‌价值， ‎‌以太阳 ‎‌能为能 ‎‌源终端 ‎‌的并网 ‎‌发电系 ‎‌统的研 ‎‌究具有 ‎‌着重要 ‎‌的研究 ‎‌意义与 ‎‌理论价 ‎‌值。1.2光伏微电网电能质量的重要性太阳能发 ‎‌电是通 ‎‌过并网 ‎‌逆变器 ‎‌来实现 ‎‌交直流 ‎‌电能变 ‎‌换，再 ‎‌通过与 ‎‌电网相 ‎‌连实现 ‎‌整个太 ‎‌阳能发 ‎‌电系统 ‎‌的设计 ‎‌。在太 ‎‌阳能发 ‎‌电系统 ‎‌中，逆 ‎‌变器是 ‎‌重要的 ‎‌组成元 ‎‌件，也 ‎‌是连接 ‎‌光伏板 ‎‌与电网 ‎‌的核心 ‎‌元件[ ‎‌5]。 ‎‌对逆变 ‎‌器的控 ‎‌制，能 ‎‌够更好 ‎‌的实现 ‎‌直流侧 ‎‌太阳能 ‎‌与电能 ‎‌的转换 ‎‌，也能 ‎‌够实现 ‎‌交流侧 ‎‌逆变器 ‎‌与电网 ‎‌的稳定 ‎‌连接。 ‎‌因此在 ‎‌整个发 ‎‌电过程 ‎‌中，需 ‎‌要使用 ‎‌有效的 ‎‌控制手 ‎‌段来保 ‎‌证逆变 ‎‌器输出 ‎‌电能达 ‎‌到并网 ‎‌标准。 ‎‌对于直 ‎‌流侧光 ‎‌伏系统 ‎‌的控制 ‎‌手段和 ‎‌逆变侧 ‎‌输出电 ‎‌流的控 ‎‌制都是 ‎‌优化电 ‎‌网电能 ‎‌质量的 ‎‌重要途 ‎‌径。在 ‎‌太阳能 ‎‌发电系 ‎‌统研究 ‎‌中，通 ‎‌过采用 ‎‌良好的 ‎‌控制算 ‎‌法实现 ‎‌系统的 ‎‌控制， ‎‌是保证 ‎‌光伏并 ‎‌网发电 ‎‌系统电 ‎‌能质量 ‎‌提升的 ‎‌关键所 ‎‌在，而 ‎‌在整个 ‎‌光伏微 ‎‌电网发 ‎‌电系统 ‎‌设计当 ‎‌中，其 ‎‌电能质 ‎‌量由于 ‎‌接入了 ‎‌电力电 ‎‌子器件 ‎‌以及引 ‎‌入新的 ‎‌能源方 ‎‌式，所 ‎‌以整个 ‎‌系统的 ‎‌稳定运 ‎‌行也会 ‎‌对大电 ‎‌网的电 ‎‌能质量 ‎‌产生严 ‎‌重的冲 ‎‌击。在 ‎‌新能源 ‎‌并入电 ‎‌网的过 ‎‌程中， ‎‌通常都 ‎‌需要大 ‎‌量的电 ‎‌力电子 ‎‌器件来 ‎‌实现电 ‎‌能的转 ‎‌换和稳 ‎‌定传输 ‎‌，原本 ‎‌的电网 ‎‌系统非 ‎‌线性负 ‎‌荷明显 ‎‌增加， ‎‌这会对 ‎‌电网产 ‎‌生谐波 ‎‌以及无 ‎‌功冲击 ‎‌响应， ‎‌会使得 ‎‌电网的 ‎‌电能质 ‎‌量明显 ‎‌降低。 ‎‌所谓的 ‎‌电网电 ‎‌能质量 ‎‌是受到 ‎‌电源类 ‎‌型不同 ‎‌所造成 ‎‌的幅值 ‎‌、频率 ‎‌以及谐 ‎‌波等冲 ‎‌击，因 ‎‌为在电 ‎‌网系统 ‎‌中如果 ‎‌并入新 ‎‌能源， ‎‌发电系 ‎‌统其电 ‎‌源具有 ‎‌多样性 ‎‌，并且 ‎‌各种不 ‎‌同新能 ‎‌源会受 ‎‌到其他 ‎‌因素的 ‎‌影响， ‎‌使得不 ‎‌能与电 ‎‌网同步 ‎‌，因此 ‎‌新能源 ‎‌接入后 ‎‌电网系 ‎‌统具有 ‎‌较大的 ‎‌电能质 ‎‌量随机 ‎‌性。而针对太阳能而言，太阳能发电系统是以光伏微电网系统为例进行设计。在该系统中，新能源发电的电源形式主要是光伏电源，为进一步探究新能源接入对电网电能质量的影响。在光伏并网发电系统设计当中，所需要的逆变器、变压器等非线性负载会影响电力系统电能质量，具体影响电网的电压、电流、频率和谐波引起的电压畸变、电压偏差等一系列问题，而光伏发电系统因为太阳能所受到的干扰性使其光伏发电具有随机性、波动性强的特点，因此无法保障电能质量符合电网的并网要求[6]。随着并网 ‎‌系统非 ‎‌线性负 ‎‌载不断 ‎‌增加， ‎‌在并网 ‎‌后会对 ‎‌微电网 ‎‌造成大 ‎‌量的谐 ‎‌波污染 ‎‌问题。 ‎‌造成光 ‎‌伏并网 ‎‌系统电 ‎‌能质量 ‎‌问题主 ‎‌要原因 ‎‌一是因 ‎‌为光伏 ‎‌电池对 ‎‌太阳能 ‎‌捕获的 ‎‌随机性 ‎‌、不确 ‎‌定性以 ‎‌及波动 ‎‌性问题 ‎‌，二是 ‎‌系统结 ‎‌构以及 ‎‌控制策 ‎‌略造成 ‎‌的问题 ‎‌。因此 ‎‌对于并 ‎‌网发电 ‎‌系统电 ‎‌能质量 ‎‌提升的 ‎‌研究而 ‎‌言，确 ‎‌保太阳 ‎‌能的高 ‎‌效利用 ‎‌率也能 ‎‌够提高 ‎‌电网电 ‎‌能质量 ‎‌，需要 ‎‌采用改 ‎‌进的光 ‎‌伏结构 ‎‌以及先 ‎‌进的控 ‎‌制算法 ‎‌来对电 ‎‌能质量 ‎‌问题进 ‎‌行改进 ‎‌。光伏 ‎‌发电系 ‎‌统是一 ‎‌种可以 ‎‌将太阳 ‎‌能、负 ‎‌荷、逆 ‎‌变器以 ‎‌及保护 ‎‌装置综 ‎‌合一起 ‎‌的小型 ‎‌发电系 ‎‌统，可 ‎‌独立孤 ‎‌岛运行 ‎‌也可并 ‎‌网运行 ‎‌。在孤 ‎‌岛运行 ‎‌模式下 ‎‌对当地 ‎‌重要负 ‎‌荷进行 ‎‌供电， ‎‌并网运 ‎‌行时将 ‎‌电能并 ‎‌入到电 ‎‌网中， ‎‌此时需 ‎‌要综合 ‎‌考量并 ‎‌网电能 ‎‌质量问 ‎‌题，确 ‎‌保优化 ‎‌的电能 ‎‌管理来 ‎‌降低分 ‎‌布式发 ‎‌电系统 ‎‌并入电 ‎‌网之后 ‎‌所造成 ‎‌的谐波 ‎‌共振。 ‎‌分布式 ‎‌并网发 ‎‌电系统 ‎‌在接入 ‎‌电网之 ‎‌后，其 ‎‌优点是 ‎‌能够合 ‎‌理的运 ‎‌用分布 ‎‌式电源 ‎‌缓解电 ‎‌网供电 ‎‌压力， ‎‌但与此 ‎‌同时会 ‎‌产生负 ‎‌面影响 ‎‌，也为 ‎‌微电网 ‎‌并网系 ‎‌统的研 ‎‌究带来 ‎‌了挑战[7]。综上所述 ‎‌，微电 ‎‌网发电 ‎‌系统能 ‎‌够有效 ‎‌的缓解 ‎‌电网发 ‎‌电不足 ‎‌的弊端 ‎‌，能够 ‎‌合理的 ‎‌引用新 ‎‌能源发 ‎‌电形式 ‎‌来补充 ‎‌电网电 ‎‌能，进 ‎‌而削减 ‎‌了传统 ‎‌化石燃 ‎‌料的消 ‎‌耗。但 ‎‌与此同 ‎‌时，对 ‎‌于并网 ‎‌系统还 ‎‌需要综 ‎‌合考量 ‎‌新能源 ‎‌接入造 ‎‌成的电 ‎‌网电能 ‎‌质量降 ‎‌低的问 ‎‌题，综 ‎‌合文献 ‎‌资料， ‎‌当前对 ‎‌电网电 ‎‌能质量 ‎‌治理主 ‎‌要有两 ‎‌个手段 ‎‌。一是 ‎‌可以采 ‎‌用相应 ‎‌的装置 ‎‌来实现 ‎‌对电能 ‎‌质量的 ‎‌提升， ‎‌可以采 ‎‌用有源 ‎‌电力滤 ‎‌波器、 ‎‌静止无 ‎‌功发生 ‎‌器等来 ‎‌专门引 ‎‌用电能 ‎‌质量治 ‎‌理装置 ‎‌对电能 ‎‌质量进 ‎‌行改善 ‎‌，二是 ‎‌从直流 ‎‌侧和交 ‎‌流侧改 ‎‌进控制 ‎‌策略， ‎‌主动提 ‎‌高并网 ‎‌系统发 ‎‌电质量 ‎‌。而本 ‎‌文主要 ‎‌是从控 ‎‌制策略 ‎‌出发来 ‎‌保证并 ‎‌网系统 ‎‌发电质 ‎‌量来提 ‎‌高并入 ‎‌电网的 ‎‌电能质量。1.3国内研究现状1.3.1国内研究现状国内对于 ‎‌光伏并 ‎‌网发电 ‎‌系统的 ‎‌研究在 ‎‌二十世 ‎‌纪七十 ‎‌年代末 ‎‌期开始 ‎‌，鉴于 ‎‌当时的 ‎‌能源问 ‎‌题突出 ‎‌，国内 ‎‌急切寻 ‎‌找可再 ‎‌生能源 ‎‌替代传 ‎‌统化石 ‎‌燃料的 ‎‌大量消 ‎‌耗。与 ‎‌此同时 ‎‌，各国 ‎‌都在争 ‎‌相的对 ‎‌新能源 ‎‌进行研 ‎‌究，也 ‎‌颁布了 ‎‌相应的 ‎‌鼓励政 ‎‌策来全 ‎‌面推动 ‎‌新能源 ‎‌的绿色 ‎‌发展战 ‎‌略。而 ‎‌我国对 ‎‌于光伏 ‎‌并网系 ‎‌统的起 ‎‌步相对 ‎‌较晚， ‎‌但当前 ‎‌我国对 ‎‌于太阳 ‎‌能利用 ‎‌率已经 ‎‌达到了 ‎‌世界先 ‎‌进水平 ‎‌，对于 ‎‌光伏电 ‎‌池的生 ‎‌产以及 ‎‌光伏并 ‎‌网的电 ‎‌能质量 ‎‌的研究 ‎‌中已经 ‎‌趋于世 ‎‌界前列 ‎‌。追溯 ‎‌我国光 ‎‌伏并网 ‎‌发电系 ‎‌统的发 ‎‌展历程 ‎‌，我国 ‎‌是从2 ‎‌000 ‎‌年开始 ‎‌正式有 ‎‌规模的 ‎‌对光伏 ‎‌产业进 ‎‌行全面 ‎‌普及， ‎‌在20 ‎‌02年 ‎‌我国启 ‎‌动的“ ‎‌西部省 ‎‌区无电 ‎‌通电” ‎‌计划， ‎‌就是利 ‎‌用我国 ‎‌西部较 ‎‌为丰富 ‎‌的太阳 ‎‌能实现 ‎‌局部供 ‎‌电[8 ‎‌，9] ‎‌。20 ‎‌03年 ‎‌由国家 ‎‌发改委 ‎‌制定了 ‎‌“五年 ‎‌太阳能 ‎‌资源开 ‎‌发工程 ‎‌”计划 ‎‌，也极 ‎‌大的推 ‎‌动了光 ‎‌伏并网 ‎‌系统在 ‎‌西北地 ‎‌区的全 ‎‌面建设 ‎‌。到2 ‎‌010 ‎‌年我国 ‎‌光伏发 ‎‌电产业 ‎‌已经初 ‎‌具规模 ‎‌，并且 ‎‌由国家 ‎‌所鼓励 ‎‌的光伏 ‎‌补贴政 ‎‌策也较 ‎‌好的推 ‎‌动了对 ‎‌太阳能 ‎‌的综合 ‎‌利用， ‎‌据统计 ‎‌已有2 ‎‌800 ‎‌MW容 ‎‌量的光 ‎‌伏项目 ‎‌落地中 ‎‌国，也 ‎‌使得国 ‎‌内光伏 ‎‌发电产 ‎‌业达到 ‎‌了新的 ‎‌高度[ ‎‌10]。我国太阳 ‎‌能资源 ‎‌相对较 ‎‌为丰富 ‎‌，人口 ‎‌基数大 ‎‌对能源 ‎‌的消耗 ‎‌量巨大 ‎‌，而在 ‎‌各地所 ‎‌采用的 ‎‌太阳能 ‎‌发电能 ‎‌够极大 ‎‌的缓解 ‎‌了电网 ‎‌供电压 ‎‌力。近 ‎‌年来随 ‎‌着科学 ‎‌技术的 ‎‌快速发 ‎‌展，人 ‎‌们的生 ‎‌活需求 ‎‌明显增 ‎‌高，对 ‎‌电能质 ‎‌量的要 ‎‌求也提 ‎‌出了新 ‎‌的挑战 ‎‌。而作 ‎‌为新能 ‎‌源战略 ‎‌发展的 ‎‌重要模 ‎‌块，太 ‎‌阳能并 ‎‌网系统 ‎‌的发电 ‎‌质量问 ‎‌题也受 ‎‌到了社 ‎‌会各界 ‎‌学者的 ‎‌研究和 ‎‌关注。 ‎‌201 ‎‌5年中 ‎‌国科学 ‎‌院研究 ‎‌团队针 ‎‌对并网 ‎‌量问题 ‎‌进行综 ‎‌合设计 ‎‌，提出 ‎‌了采用 ‎‌静止无 ‎‌功发生 ‎‌器（S ‎‌VG） ‎‌和有源 ‎‌电力滤 ‎‌波器（ ‎‌APF ‎‌）等电 ‎‌能质量 ‎‌补偿装 ‎‌置来实 ‎‌现电网 ‎‌终端电 ‎‌能质量 ‎‌的治理 ‎‌手段[ ‎‌11] ‎‌。20 ‎‌18年 ‎‌国内很 ‎‌多学者 ‎‌对主动 ‎‌改善电 ‎‌能质量 ‎‌进行研 ‎‌究，综 ‎‌合来看 ‎‌是通过 ‎‌改进光 ‎‌伏并网 ‎‌发电系 ‎‌统中的 ‎‌两级拓 ‎‌扑结构 ‎‌的控制 ‎‌策略来 ‎‌主动改 ‎‌善发电 ‎‌质量。 ‎‌对于光 ‎‌伏侧的 ‎‌控制策 ‎‌略提出 ‎‌了已改 ‎‌进的M ‎‌PPT ‎‌控制算 ‎‌法来实 ‎‌现直流 ‎‌侧电能 ‎‌谐波的 ‎‌治理， ‎‌并通过 ‎‌改进的 ‎‌LLC ‎‌LL型 ‎‌滤波器 ‎‌进行谐 ‎‌波的滤 ‎‌波结构 ‎‌改善。 ‎‌还有学 ‎‌者提出 ‎‌通过引 ‎‌入滑膜 ‎‌控制策 ‎‌略、神 ‎‌经网络 ‎‌控制策 ‎‌略、鲁 ‎‌棒控制 ‎‌策略等 ‎‌先进的 ‎‌控制算 ‎‌法来提 ‎‌高控制 ‎‌性能[ ‎‌12] ‎‌，进一 ‎‌步改善 ‎‌了逆变 ‎‌器侧的 ‎‌输出电 ‎‌能质量。综上所述 ‎‌，国内 ‎‌对于并 ‎‌网发电 ‎‌系统的 ‎‌电能质 ‎‌量研究 ‎‌还会朝 ‎‌着更深 ‎‌更广的 ‎‌范围进 ‎‌行深入 ‎‌研究， ‎‌针对并 ‎‌网电能 ‎‌质量问 ‎‌题，将 ‎‌会从根 ‎‌源上解 ‎‌决谐波 ‎‌引入带 ‎‌来的负 ‎‌面影响。1.3.2国外研究现状美国是最早对光伏产业实现系统化研究的国家之一，在上个世纪八十年代初期美国就已经开始大规模推行太阳能计划，所建立的“百万屋顶”项目极大的推动了太阳能发电技术在美国的普及。该计划是实现在美国100万座建筑物上安装太阳能发电光伏板，实现替代化石燃料对民众供电。进入到21世纪以来，美国对新能源政策法令的颁布更为频繁，这极大的推动了以太阳能为主要的新能源发展趋势[ ‎‌13] ‎‌。美国对太阳能领域的研究也不断辐射至周边国家，在此德国提出了十万光伏屋顶计划，并且随着能源问题的加剧，当地政府也大力扶持光伏发电技术的普及。因此，国外对于光伏并网系统的研究和热度都在逐渐增加。各界学者对光伏发电系统的深入研究，也使得光伏的并网电能质量问题受到了广泛的关注和研究。英国牛津大学科研团队针对电网的电能质量问题提出了新的论述观点，该团队指出通过优化分布式发电系统的能源结构和控制效果来达到电网的并网标准，这也为分布式并网发电系统的控制研究提供了巨大的推动力[ ‎‌14] ‎‌。2013年，日本的学者提出通过改善光伏并网发电系统的两级拓扑结构来主动的改善并网的电能质量，通过优化光伏电池板的电能转化效率，改进滤波结构实现两级滤波来消除太阳能发电系统中的高次谐波。经过实验验证在并网系统中的谐波含量得到了明显的抑制，符合并网标准。以色列科研团队提出通过在并网侧引入电能质量谐波消除装置，能够对并网后的电能经过二次处理以后，实现滤除电网中的高次谐波并矫正电能频率，经过二级转换的电能再并入电网后能够实现对电网小范围冲击 ‎‌[15 ‎‌]。在2018年，德国科学家在光伏并网系统结构上进行了整体改进，通过三级结构策略实现光伏并网系统的稳定运行。在光伏侧为一级、逆变侧为三级，通过引入的有源电力滤波器为三级拓扑结构进行全方位、多频次的谐波治理，实验结果表明该拓扑结构具有良好的并网质量[16]。1.3.3质量提升方法本文的微电网电能质量提升包括如何运用控制策略来提升光伏并网电能质量，其中利用光伏MPPT控制的方法有三种，分别为：常量控制法、扰动观察法、电导增量法。其中常量控制法为外界 ‎‌环境的变 ‎‌化尤 ‎‌其是对于温 ‎‌度变化 ‎‌时来保 ‎‌证光伏 ‎‌阵列实 ‎‌现最大 ‎‌功率输 ‎‌出的一 ‎‌种MP ‎‌PT的 ‎‌控制方 ‎‌法。其‌显著的特 ‎‌点是控 ‎‌制结构 ‎‌为开环 ‎‌控制，虽然控 ‎‌制简单且‌易实现 ‎‌，但是对于‌外界环 ‎‌境变化 ‎‌较大的 ‎‌场所并 ‎‌不利于 ‎‌常量控 ‎‌制法的 ‎‌应用。电导增量法的控制精确，响应速度比较快，适用于大气条件变化较快的场合，但是对硬件的要求特别是传感器的精度要求比较高，系统各个部分响应速度都要求比较快，因而整个系统的硬件造价会比较高。本文着重介绍扰动观察法，其原理是不断改变光伏的输出电压来判断独立光伏的系统输出功率是否达到最大点。其优点是结构简单、被测参数少、容易实现、而且是一种真正的最大功率跟踪。该方法为本文重点完成如何运用‌MAT ‎‌LAB ‎‌/Si ‎‌mul ‎‌ink平台对扰动观察法（P&O）来检测光伏并网的电能质量提升。1.4主要研究内容及设计要求主要研究内容：建立一个 ‎‌微电网 ‎‌模型， ‎‌对系统 ‎‌电能质 ‎‌量进行 ‎‌分析， ‎‌针对电 ‎‌能质量 ‎‌存在的 ‎‌问题设 ‎‌计相应 ‎‌的改善 ‎‌措施， ‎‌给出其 ‎‌控制策 ‎‌略，以 ‎‌满足系 ‎‌统电能 ‎‌质量安 ‎‌全、可 ‎‌靠、稳 ‎‌定的运 ‎‌行需求。设计要求：(1)熟悉题 ‎‌目，收 ‎‌集资料 ‎‌，根据 ‎‌题目充 ‎‌分了解 ‎‌技术要 ‎‌求，明 ‎‌确设计 ‎‌任务。(2)对所研究 ‎‌的微电 ‎‌网系统 ‎‌进行详 ‎‌细的了 ‎‌解，对 ‎‌系统电 ‎‌能质量 ‎‌相关参 ‎‌数进行 ‎‌分析计 ‎‌算。(3)研究改善 ‎‌系统电 ‎‌能质量 ‎‌的方法 ‎‌，选定 ‎‌改进系 ‎‌统方案 ‎‌，搭建 ‎‌系统总 ‎‌体结构 ‎‌框图。(4)完 ‎‌成电路 ‎‌控制系 ‎‌统设计。(5)完 ‎‌成系统 ‎‌仿真验 ‎‌证。(6)层次 ‎‌清楚、 ‎‌段落分 ‎‌明、思 ‎‌路清晰 ‎‌、论证 ‎‌充分、 ‎‌文笔简 ‎‌练。设 ‎‌计思路 ‎‌要求科 ‎‌学合理 ‎‌，并具 ‎‌有一定 ‎‌的先进 ‎‌性。章节安排：本文围绕光伏 ‎‌发电微 ‎‌电网系 ‎‌统电能 ‎‌质量的 ‎‌提升， ‎‌做了以 ‎‌下几个 ‎‌方面的 ‎‌内容：第1章 ‎‌：对选 ‎‌题背景 ‎‌、研究 ‎‌目的及 ‎‌意义进 ‎‌行分析 ‎‌，根据 ‎‌文献查 ‎‌阅，对 ‎‌国内外 ‎‌研究现 ‎‌状进行 ‎‌分析。第2章： ‎‌对光伏 ‎‌电池的 ‎‌组成和 ‎‌应用原 ‎‌理进行 ‎‌分析， ‎‌依据光 ‎‌伏电池 ‎‌工作原 ‎‌理输出 ‎‌特性进 ‎‌行数学 ‎‌模型的 ‎‌推导。第3章： ‎‌对光伏 ‎‌电池的 ‎‌控制方 ‎‌法进行 ‎‌综合论 ‎‌述，对 ‎‌比MP ‎‌PT的 ‎‌设计方 ‎‌法并最 ‎‌终以P ‎‌&O法 ‎‌来实现 ‎‌MPP ‎‌T的设 ‎‌计，然 ‎‌后利用 ‎‌MAT ‎‌LAB ‎‌/Si ‎‌mul ‎‌ink ‎‌平台进 ‎‌行仿真 ‎‌验证光 ‎‌伏电池 ‎‌的输出 ‎‌特性， ‎‌进一步 ‎‌验证了 ‎‌光伏电 ‎‌池采用 ‎‌的控制 ‎‌算法具 ‎‌有良好 ‎‌的输出 ‎‌特性。第4章：光 ‎‌伏并网 ‎‌控制策 ‎‌略，介 ‎‌绍单相 ‎‌光伏并 ‎‌网系统 ‎‌的结构 ‎‌和核心 ‎‌的并网 ‎‌逆变器 ‎‌的控制 ‎‌，采用 ‎‌双闭环 ‎‌控制策 ‎‌略实现 ‎‌光伏并 ‎‌网，利 ‎‌用仿真 ‎‌平台进 ‎‌行验证 ‎‌控制策 ‎‌略对光 ‎‌伏并网 ‎‌的电能 ‎‌质量的 ‎‌提升。第5章：结伦为本文介绍了以单相光伏并网系统为微电网研究对象，对相关主要部分进行了分析与仿真研究，这还需在实验中对其进行验证。在逆变器的控制中，光伏侧考虑在标况条件下，将直流侧等效为电压源，还需要综合考虑光伏侧能量供给问题。光伏部分MPPT控制本文采用了常规定步长P&O法，目前变步长算法被很多学者提出，可以采用这些控制精度更高且适应性更好的算法。综上所述，所采用的MPPT控制方法和采用的两级拓扑控制策略能够提升电能质量。

第2章光伏电池原理“光生伏打”是一种由光生电的物理现象，通过太阳光照射到特定材料表面所引起的一种物理现象，被发现在19世纪末。到了20世纪50年代初期，光伏电池是由美国贝尔实验室通过半导体试验所研发出来的一种光电反应。而在光伏发电系统当中正是通过光生电的物理现象来实现太阳能到电能的转换，其主要工作原理是将光能捕捉到光伏电池板上进而将光能转化为电能。光伏电池板由多个光伏电池组件共同构成，是实现光伏发电的重要组件，是实现光电转换的重要介质。因此，对于光伏电池的原理和特性进行研究是极其必要的，能够更加有效的利用太阳能，保证了光伏并网系统光伏侧的稳定性，这也为主动提高并网电能质量提供了重要的实现途径。2.1光伏电池分类对于当前太 ‎‌阳能的 ‎‌利用方 ‎‌式，是 ‎‌通过光 ‎‌伏电池 ‎‌实现电 ‎‌能转换 ‎‌。对于 ‎‌光伏电 ‎‌池的种 ‎‌类和发 ‎‌展而言 ‎‌共经历 ‎‌了四个 ‎‌阶段， ‎‌第一阶 ‎‌段是衬 ‎‌底硅晶 ‎‌电池， ‎‌第二阶 ‎‌段为薄 ‎‌膜电池 ‎‌，第三 ‎‌阶段为 ‎‌新观念 ‎‌研发电 ‎‌池，第 ‎‌四阶段 ‎‌为复合 ‎‌薄膜电 ‎‌池。经 ‎‌过四代 ‎‌光伏电 ‎‌池的发 ‎‌展，如 ‎‌今的光 ‎‌伏电池 ‎‌是以复 ‎‌合薄膜 ‎‌材料为 ‎‌主导的 ‎‌电池。 ‎‌光伏电 ‎‌池的发 ‎‌展类型 ‎‌如下图 ‎‌2-1 ‎‌所示， ‎‌由下图 ‎‌可知采 ‎‌用晶体 ‎‌硅类光 ‎‌伏电池 ‎‌材料分 ‎‌为单晶 ‎‌硅和多 ‎‌晶硅。 ‎‌晶体硅 ‎‌类电池 ‎‌在应用 ‎‌中具有 ‎‌光电效 ‎‌率高的 ‎‌特点， ‎‌是当前 ‎‌光伏电 ‎‌池主要 ‎‌的研发 ‎‌种类。 ‎‌薄膜的 ‎‌光伏电 ‎‌池及材 ‎‌料具有 ‎‌污染环 ‎‌境的不 ‎‌良弊端 ‎‌，因此 ‎‌对于薄 ‎‌膜类电 ‎‌池的研 ‎‌究还有 ‎‌待进一 ‎‌步深化 ‎‌。对于 ‎‌新型光 ‎‌伏电池 ‎‌，该技 ‎‌术正处 ‎‌于综合 ‎‌研发阶 ‎‌段，因 ‎‌此对于 ‎‌光伏电 ‎‌池的研 ‎‌究与应 ‎‌用多以 ‎‌晶体硅 ‎‌类为主 ‎‌要材料。图2-1光伏电池类型2.2光伏电池工作原理光伏电池是通过所构造的半导体材料的特性实现光生伏特效应，采集太阳光进而实现光电转换。当前所用的光伏电池所采用的半导体材料为硅材料，因此在下图2-2所示的光伏电池工作原理图中可以看到。硅这种半导体材料受到光照后会因为硅材料内部的原子运动实现对光照中的光了进行吸收，当原子吸收太阳能中存在的光子能量之后，会使得电子挣脱原子内部的引力而运动，此时的电子在硅材料内部成为了活跃的自由电子，自 ‎‌由电子 ‎‌的移动 ‎‌会在P ‎‌N节两 ‎‌侧不断 ‎‌运动， ‎‌通过大 ‎‌量自由 ‎‌电子的 ‎‌移动会 ‎‌在PN ‎‌结两侧 ‎‌产生电 ‎‌位差。 ‎‌整个硅 ‎‌材料进 ‎‌行通电 ‎‌以后， ‎‌电流产 ‎‌生会对 ‎‌整个电 ‎‌池产生 ‎‌输出功 ‎‌率，进 ‎‌而实现 ‎‌了光能 ‎‌至太阳 ‎‌能的转 ‎‌换，这 ‎‌也是光 ‎‌伏电池 ‎‌的光生 ‎‌电根本 ‎‌的原理[17]。图2-2光伏电池工作原理2.3光伏电池数学模型与输出特性光伏电池的 ‎‌数学模 ‎‌型确定 ‎‌是需要 ‎‌在理想 ‎‌条件下 ‎‌进行的 ‎‌，理想 ‎‌条件下 ‎‌，设定 ‎‌太阳光 ‎‌照和环 ‎‌境温度 ‎‌恒定时 ‎‌，光生 ‎‌电流也 ‎‌是恒定 ‎‌的，此 ‎‌时的光 ‎‌伏电池 ‎‌内部结 ‎‌构可以 ‎‌用图2 ‎‌-3所 ‎‌示的等 ‎‌效电路 ‎‌来表示。图2-3光伏电池等效电路在上图2 ‎‌-3中 ‎‌，为光生 ‎‌电流， ‎‌D为P ‎‌N结的 ‎‌二极管 ‎‌，为其正 ‎‌向电流 ‎‌，、为分别 ‎‌为内部 ‎‌等效串 ‎‌、并联 ‎‌电阻， ‎‌为上流过 ‎‌的电流 ‎‌，、分别为 ‎‌光伏电 ‎‌池输出 ‎‌的电流 ‎‌和电压 ‎‌。光生电流为[18]： (2.1)其中，——光伏 ‎‌电池工 ‎‌作在光 ‎‌照，温度 ‎‌标况时 ‎‌的短路 ‎‌电流；——光伏电池 ‎‌的温度 ‎‌系数， ‎‌晶硅电 ‎‌池为；——环境 ‎‌当前温 ‎‌度；——光 ‎‌照强度 ‎‌。流过二极 ‎‌管的电 ‎‌流为： (2.2)其中，——反 ‎‌向饱和 ‎‌电流；——电子 ‎‌电荷量 ‎‌()；——玻尔 ‎‌兹曼常 ‎‌数()；——光伏 ‎‌电池的 ‎‌理想因 ‎‌数(约 ‎‌1~5)。由基尔霍 ‎‌夫电流 ‎‌定律有： (2.3)则光伏电 ‎‌池的输 ‎‌出功率 ‎‌为： (2.4)结合式2 ‎‌.3和 ‎‌式2. ‎‌4可得 ‎‌光伏电 ‎‌池输出 ‎‌特性曲 ‎‌线如图 ‎‌2-4所示。图2-4光伏电池输出特性图2-4中，为短路 ‎‌电流； ‎‌为开路 ‎‌电压； ‎‌为功率 ‎‌的最大 ‎‌值；、分别为 ‎‌对应的 ‎‌电流和 ‎‌电压的 ‎‌值。可 ‎‌以看出 ‎‌，光伏 ‎‌电池是 ‎‌一个非 ‎‌线性直 ‎‌流电源。2.4光伏电池仿真分析在Mat ‎‌lab ‎‌/Si ‎‌mul ‎‌ink ‎‌软件对 ‎‌光伏电 ‎‌池进行 ‎‌仿真， ‎‌在光伏 ‎‌电池的 ‎‌仿真中 ‎‌使用了 ‎‌14块 ‎‌型号T ‎‌rin ‎‌aS ‎‌ola ‎‌rT ‎‌SM- ‎‌250 ‎‌PA0 ‎‌5.0 ‎‌8的光 ‎‌伏板共 ‎‌同串联 ‎‌组成光 ‎‌伏电池 ‎‌的仿真 ‎‌模型， ‎‌在该模 ‎‌型中设 ‎‌定的开 ‎‌路电压 ‎‌为37 ‎‌.6V ‎‌，设定 ‎‌的短路 ‎‌电流8.5 ‎‌5A， ‎‌设定的 ‎‌光生电 ‎‌流为8. ‎‌579 ‎‌5A， ‎‌根据光 ‎‌伏电池 ‎‌的电阻 ‎‌特性设 ‎‌定、分别为 ‎‌301 ‎‌.8Ω ‎‌和0. ‎‌247Ω。在光伏电池 ‎‌的输出 ‎‌特性中 ‎‌，光伏 ‎‌电池输 ‎‌出特性 ‎‌良好的 ‎‌重要参 ‎‌数可以 ‎‌由光伏 ‎‌电池电 ‎‌压电流 ‎‌输出曲 ‎‌线和电 ‎‌压功率 ‎‌输出曲 ‎‌线进一 ‎‌步分析 ‎‌。当电 ‎‌压电流 ‎‌输出特 ‎‌性具有 ‎‌良好的 ‎‌波形特 ‎‌点以及 ‎‌电压功 ‎‌率特性 ‎‌曲线具 ‎‌有良好 ‎‌的稳定 ‎‌性时， ‎‌来进一 ‎‌步分析 ‎‌光伏电 ‎‌池的输 ‎‌出曲线 ‎‌特性。 ‎‌因此下 ‎‌图2- ‎‌5所示 ‎‌即为光 ‎‌照强度 ‎‌和温度 ‎‌变化后 ‎‌的的光 ‎‌伏电池 ‎‌输出特 ‎‌性曲线。图2-5温度为25℃时，不同光照强度下的光伏输出特性曲线图2-5 ‎‌所示的 ‎‌光伏输 ‎‌出特性 ‎‌曲线在 ‎‌温度2 ‎‌5℃时 ‎‌光照强 ‎‌度从1 ‎‌KW/ ‎‌m2、 ‎‌0.5 ‎‌KW ‎‌/m2 ‎‌、0. ‎‌1K ‎‌W/m ‎‌2变化 ‎‌时，可 ‎‌以看到 ‎‌此时的 ‎‌短路电 ‎‌流也跟 ‎‌着变化 ‎‌，当随 ‎‌着光强 ‎‌的增加 ‎‌短路电 ‎‌流的变 ‎‌化与光 ‎‌照强度 ‎‌之间是 ‎‌呈正比 ‎‌例关系 ‎‌，此时 ‎‌可以看 ‎‌到开路 ‎‌电压随 ‎‌着光照 ‎‌强度的 ‎‌变化很 ‎‌小。由 ‎‌仿真表 ‎‌明，光 ‎‌照强度 ‎‌并不是 ‎‌影响光 ‎‌伏电池 ‎‌输出的 ‎‌唯一因 ‎‌素，温 ‎‌度也会 ‎‌对输出 ‎‌特性具 ‎‌有重要 ‎‌影响， ‎‌下图2 ‎‌-6所 ‎‌示为光 ‎‌照强度 ‎‌在1K ‎‌W/m ‎‌2，温 ‎‌度的变 ‎‌化从2 ‎‌5℃、 ‎‌45℃ ‎‌和10 ‎‌0℃时 ‎‌光伏电 ‎‌池输出 ‎‌特性曲 ‎‌线。图2-6光照强度为1KW/m2时，不同温度下的光伏输出特性曲线在图2- ‎‌6所示 ‎‌的光伏 ‎‌输出特 ‎‌性曲线 ‎‌可以分 ‎‌析出， ‎‌光伏电 ‎‌池的光 ‎‌照强度 ‎‌为恒定 ‎‌的1K ‎‌W/m ‎‌2时， ‎‌温度增 ‎‌加的同 ‎‌时，开 ‎‌路电压 ‎‌却是减 ‎‌小，而 ‎‌温度的 ‎‌变化对 ‎‌短路电 ‎‌流影响 ‎‌较小。 ‎‌因此通 ‎‌过上图 ‎‌中的仿 ‎‌真结果 ‎‌分析可 ‎‌知对光 ‎‌伏电池 ‎‌所建立 ‎‌的数学 ‎‌模型能 ‎‌够准确 ‎‌无误描 ‎‌述光伏 ‎‌电池的 ‎‌特性。综上所述，通过对光伏电池的仿真表明，光伏电池电压与功率的输出特性是存在非线性关系，最大功率的输出点只有一个，说明所建立的数学模型与图2-4的特性曲线保持一致。因此可以证明所建立的光伏电池仿真与理论上的特性曲线分析结果基本一致，当在最大功率点进行工作时，逆变侧的并网电能质量也会有较大的提升，因此对于主动提升电能质量，在光伏侧和逆变器侧的两级拓扑中，需要采用适当的控制策略，来保证并入电网的电能符合并网标准。第3章光伏MPPT控制在光伏并网 ‎‌发电系 ‎‌统中， ‎‌以光伏 ‎‌侧和逆 ‎‌变器侧 ‎‌两级拓 ‎‌扑结构 ‎‌为完整 ‎‌的系统 ‎‌设计结 ‎‌构，光 ‎‌伏侧是 ‎‌为了实 ‎‌现太阳 ‎‌能转化 ‎‌为电能 ‎‌，其性 ‎‌能的好 ‎‌坏与控 ‎‌制策略 ‎‌具有直 ‎‌接关系 ‎‌。在光 ‎‌伏侧光 ‎‌电转换 ‎‌中会含 ‎‌有大量 ‎‌频次的 ‎‌谐波， ‎‌这会对 ‎‌逆变器 ‎‌侧的控 ‎‌制以及 ‎‌并网电 ‎‌能质量 ‎‌都会造 ‎‌成不良 ‎‌影响。 ‎‌为了确 ‎‌保光伏 ‎‌侧直流 ‎‌电稳定 ‎‌供应， ‎‌作为逆 ‎‌变器侧 ‎‌的输入 ‎‌电源需 ‎‌要采用 ‎‌合理的 ‎‌控制策 ‎‌略来对 ‎‌光伏侧 ‎‌直流电 ‎‌进行控 ‎‌制。因 ‎‌此，在 ‎‌光伏侧 ‎‌采用M ‎‌PPT ‎‌最大功 ‎‌率跟踪 ‎‌算法， ‎‌一是为 ‎‌了保证 ‎‌光能最 ‎‌大利用 ‎‌率，二 ‎‌是滤除 ‎‌直流侧 ‎‌电源含 ‎‌有的大 ‎‌量谐波 ‎‌，这也 ‎‌为后续 ‎‌的逆变 ‎‌器侧拓 ‎‌扑控制 ‎‌提供了 ‎‌良好的 ‎‌前级输 ‎‌入，并 ‎‌且最终 ‎‌对电能 ‎‌质量的 ‎‌提升具 ‎‌有着重 ‎‌要的作 ‎‌用。下图3-1 ‎‌所示为 ‎‌MPP ‎‌T工作 ‎‌原理， ‎‌因为光 ‎‌伏阵列 ‎‌会受到 ‎‌外部环 ‎‌境因素 ‎‌的影响 ‎‌，进而 ‎‌伏安特 ‎‌性和功 ‎‌率特性 ‎‌曲线都 ‎‌会随着 ‎‌外界条 ‎‌件变化 ‎‌而变化 ‎‌。光伏 ‎‌电池所 ‎‌捕获的 ‎‌太阳能 ‎‌转化的 ‎‌电能并 ‎‌不是恒 ‎‌定不变 ‎‌的，光 ‎‌伏侧直 ‎‌流电源 ‎‌是随着 ‎‌外界环 ‎‌境不断 ‎‌改变的 ‎‌变量。 ‎‌而为了 ‎‌实现整 ‎‌个并网 ‎‌发电系 ‎‌统的稳 ‎‌定性， ‎‌需要直 ‎‌流侧电 ‎‌源保持 ‎‌恒定才 ‎‌能够更 ‎‌好的实 ‎‌现并网 ‎‌后的电 ‎‌能质量 ‎‌达到标 ‎‌准。根 ‎‌据上一 ‎‌节的光 ‎‌伏阵列 ‎‌输出特 ‎‌性曲线 ‎‌，在理 ‎‌想环境 ‎‌下输出 ‎‌曲线中 ‎‌存在最 ‎‌大功率 ‎‌输出点 ‎‌，为了 ‎‌实现光 ‎‌伏电池 ‎‌以最大 ‎‌功率点 ‎‌输出， ‎‌因此采 ‎‌用MP ‎‌PT控 ‎‌制算法 ‎‌实现最 ‎‌大功率 ‎‌输出。 ‎‌当外界 ‎‌环境的 ‎‌光照强 ‎‌度以及 ‎‌温度改 ‎‌变时， ‎‌最大功 ‎‌率点的 ‎‌输出位 ‎‌置也会 ‎‌随之发 ‎‌生改变 ‎‌。所采 ‎‌用的M ‎‌PPT ‎‌就是综 ‎‌合温度 ‎‌以及光 ‎‌照强度 ‎‌变化时 ‎‌直流测 ‎‌电源的 ‎‌输出以 ‎‌最大功 ‎‌率点输 ‎‌出，保 ‎‌证直流 ‎‌电源的 ‎‌稳定。图3-1MPPT工作原理在上图 ‎‌3-1 ‎‌所示的 ‎‌曲线中 ‎‌，曲线 ‎‌1为光 ‎‌伏电池 ‎‌外部环 ‎‌境恒定 ‎‌时，即 ‎‌光照强 ‎‌度与温 ‎‌度恒定 ‎‌不变时 ‎‌所接的 ‎‌负载。 ‎‌曲线1 ‎‌与负载 ‎‌1的交 ‎‌汇处即 ‎‌为光伏 ‎‌电池最 ‎‌大功率 ‎‌输出点 ‎‌A。当 ‎‌曲线1 ‎‌的外界 ‎‌光照强 ‎‌度降低 ‎‌，为了 ‎‌便于分 ‎‌析保持 ‎‌温度恒 ‎‌定不变 ‎‌，曲线 ‎‌2即为 ‎‌曲线1 ‎‌在温度 ‎‌恒定、 ‎‌光照强 ‎‌度降低 ‎‌时的输 ‎‌出特性 ‎‌曲线。 ‎‌此时负 ‎‌载1与 ‎‌曲线2 ‎‌的交汇 ‎‌点B将 ‎‌不再是 ‎‌以最大 ‎‌功率输 ‎‌出，在 ‎‌曲线2 ‎‌中C点 ‎‌才是最 ‎‌大功率 ‎‌输出点 ‎‌，因此 ‎‌从B点 ‎‌至C点 ‎‌的迁移 ‎‌需要M ‎‌PPT ‎‌控制算 ‎‌法来实 ‎‌现。3.1常用的MPPT算法目前实现MPPT控制的常用的几种方法有:常量控制法、扰动观察法(P&O)和电导增量法等。选择控制性能好的MPPT算法能够实现在控制效果上改善并网电能质量，对电能质量的提升具有着关键的作用[19]。(1)常量控制法常量控制法主要抑制外界环境变化(尤其是温度变化)时保证光伏阵列实现最大功率输出的一种MPPT的控制方法，一般情况下，常量控制阀中常常采用开路电压法和短路电流法两种，并目两种方法在原理上具有相似之处。当光 ‎‌伏电池 ‎‌所处环 ‎‌境的温 ‎‌度或光 ‎‌强变化 ‎‌时，光 ‎‌伏电池 ‎‌MPP ‎‌电压和开路 ‎‌电压、MP ‎‌P电流 ‎‌和短路 ‎‌电流可以近似按照线性关系来处理，正是根据这种非线性至线性化的转换处理后，光伏电池将获得近似的最大功率输出。常量控制法的显薯特点是控制结构为开环控制，尽管控制简单易实现，但是外界环境变化较大的场所并不利于常量控制法的应用。 ‎‌常量控 ‎‌制法的 ‎‌控制流 ‎‌程图如 ‎‌下图3 ‎‌-2所 ‎‌示。图3-2常量控制法控制流程图(2)扰动观察法P&O算法即为扰动观察法，其实现原理是通过对光伏阵列的输出电压施加扰动，对比扰动前后光伏电池的输出功率，判断出扰动施加后当前输出功率是否向最大功率点处移动来适当调整电压。采用扰动观察法实现最大功率输出的算法所需信息少，控制稳定性高，也是当前被广泛使用的一种MPPT算法。P&O算法的工作原理是利用最大功率点自寻优过程，通过光伏阵列输出电压和功率的增量是否一致，判断是增大电压还是减小电压，通过对电压值的调节保证光伏电池的输出功率点在MPP附近。P&O算法思路简单，容易理解，但是存在输出点会在MPP附近摆动的缺点。控制流程图如图3-3。图3-3P&O法流程图(3)电导增量法电导增量 ‎‌法也是 ‎‌光伏电 ‎‌池最大 ‎‌功率输 ‎‌出应用 ‎‌中常用 ‎‌的MP ‎‌PT控 ‎‌制方法 ‎‌之一， ‎‌其工作 ‎‌原理主 ‎‌是比较 ‎‌光伏电 ‎‌池的瞬 ‎‌时导抗 ‎‌和导抗 ‎‌变化量 ‎‌来调节 ‎‌光伏电 ‎‌池的最 ‎‌大功率 ‎‌。其主 ‎‌要优点 ‎‌在于跟 ‎‌踪速度 ‎‌快，稳 ‎‌态精度 ‎‌高。在 ‎‌三种M ‎‌PPT ‎‌算法中 ‎‌控制稳 ‎‌定性能 ‎‌最优， ‎‌但是算 ‎‌法复杂 ‎‌度也更 ‎‌高。控 ‎‌制流程 ‎‌图如图 ‎‌3-4。图3-4电导增量法流程图3.2MPPT控制的实现上述MPP ‎‌T控制 ‎‌算法中 ‎‌各有其 ‎‌适用的 ‎‌特定场 ‎‌合，本 ‎‌文根据 ‎‌文献查 ‎‌阅，通 ‎‌过综合 ‎‌考虑算 ‎‌法可实 ‎‌现性、 ‎‌计算成 ‎‌本及系 ‎‌统复杂 ‎‌程度， ‎‌本文采 ‎‌用算法 ‎‌简单稳 ‎‌定性较 ‎‌好的扰 ‎‌动观察 ‎‌法实现 ‎‌光伏电 ‎‌池的M ‎‌PPT ‎‌控制。 ‎‌在光伏 ‎‌侧中光 ‎‌伏电池 ‎‌的电能 ‎‌是经过 ‎‌MPP ‎‌T算法 ‎‌提供4 ‎‌00V ‎‌左右的 ‎‌直流电 ‎‌，以此 ‎‌作为逆 ‎‌变器侧 ‎‌的电能 ‎‌输入， ‎‌经过逆 ‎‌变电路 ‎‌变为电 ‎‌网侧能 ‎‌用的2 ‎‌20V ‎‌交流电 ‎‌，完善 ‎‌的MP ‎‌PT算 ‎‌法的应 ‎‌用能够 ‎‌提供并 ‎‌网侧输 ‎‌出电能 ‎‌具有较 ‎‌好的并 ‎‌网性能 ‎‌，达到 ‎‌提升电 ‎‌能质量 ‎‌的目的。3.3仿真分析在Mat ‎‌lab ‎‌/Si ‎‌mul ‎‌ink ‎‌平台上 ‎‌进行仿 ‎‌真分析 ‎‌，以验 ‎‌证MP ‎‌PT算 ‎‌法的有 ‎‌效性。 ‎‌当温度 ‎‌为25 ‎‌℃时， ‎‌光照强 ‎‌度在0 ‎‌.1s ‎‌处由1 ‎‌KW/ ‎‌m2降 ‎‌至0. ‎‌25K ‎‌W/m ‎‌2，于 ‎‌0.4 ‎‌s处升 ‎‌至0. ‎‌75K ‎‌W/m ‎‌2时， ‎‌采用P ‎‌&O法 ‎‌的MP ‎‌PT的 ‎‌结果如 ‎‌图3- ‎‌5所示。图3-5光强变化时光伏MPPT控制结果从图3-5可以看出，当保持温度为不变时，随着光照强度的变化，光伏电池的输出特性中功率曲线也会相应的改变。由图可以看到，此时的电压变化范围较小。因此可以看到采用P&O法实现MPPT控制时具有电压波动范围较小的控制效果。能够使得光伏电池的电压输出保持良好特性，进而与上一章节仿真结果对比后，可进一步验证所提出的控制策略具有良好的特性，符合配电网的要求。因此采用P&O法的控制策略在光伏逆变系统中能够对电能质量并网要求具有良性作用。

第4章单相光伏并网控制在光伏并网 ‎‌发电设 ‎‌计系统 ‎‌中，为 ‎‌了保证 ‎‌电能质 ‎‌量的提 ‎‌升，采 ‎‌用先进 ‎‌的控制 ‎‌策略可 ‎‌以有效 ‎‌的主动 ‎‌提高电 ‎‌能质量 ‎‌。并网 ‎‌逆变器 ‎‌是实现 ‎‌电能变 ‎‌换的重 ‎‌要器件 ‎‌，对并 ‎‌网逆变 ‎‌器的控 ‎‌制能够 ‎‌有效的 ‎‌保障并 ‎‌网系统 ‎‌的稳定 ‎‌性，可 ‎‌以通过 ‎‌先进的 ‎‌控制策 ‎‌略来保 ‎‌证电能 ‎‌质量， ‎‌提高电 ‎‌力系统 ‎‌安全稳 ‎‌定。在 ‎‌光伏发 ‎‌电系统 ‎‌中，对 ‎‌于大型 ‎‌的光伏 ‎‌发电站 ‎‌是通过 ‎‌接入1 ‎‌0千伏 ‎‌及以上 ‎‌电压等 ‎‌级并入 ‎‌电网中 ‎‌进行线 ‎‌路输电 ‎‌，在大 ‎‌型光伏 ‎‌发电站 ‎‌中所需 ‎‌要关注 ‎‌的并网 ‎‌性能主 ‎‌要有电 ‎‌能质量 ‎‌、功率 ‎‌标准、 ‎‌低电压 ‎‌穿越以 ‎‌及电电 ‎‌网稳定 ‎‌性问题 ‎‌。对于 ‎‌小型发 ‎‌电站通 ‎‌常是以 ‎‌380 ‎‌伏电压 ‎‌等级实 ‎‌现与电 ‎‌网用户 ‎‌侧进行 ‎‌相连， ‎‌在小型 ‎‌发电站 ‎‌中所需 ‎‌要关注 ‎‌的并网 ‎‌性能主 ‎‌要有电 ‎‌能质量 ‎‌、电网 ‎‌电压和 ‎‌频率。 ‎‌本文是 ‎‌以小型 ‎‌光伏发 ‎‌电站的 ‎‌电压等 ‎‌级为例 ‎‌设计的 ‎‌两级拓 ‎‌扑结构 ‎‌为基础 ‎‌的微电 ‎‌网发电 ‎‌系统， ‎‌进而探 ‎‌究并网 ‎‌逆变器 ‎‌的控制 ‎‌策略以 ‎‌及并网 ‎‌的电能 ‎‌质量问题。4.1单相光伏并网系统结构将太阳能发电应用到分布式发电系统设计当中，能够有效的解决传统电力系统在用电高峰期的用电压力，与此同时也能大大的降低了传统化石燃料的发电模式。因此，对于单相光伏并网系统而言，采用合适的逆变器控制方法能够更好的实现并网，逆变器作为并网系统的重要元件是实现交直流稳定变换的重要核心。在对并网逆变器进行控制时，输入的信号形式为电压信号而流出则 ‎‌为电流 ‎‌信号。 ‎‌因此， ‎‌对于并 ‎‌网逆变 ‎‌器而言 ‎‌，实现 ‎‌交直流 ‎‌电能转 ‎‌换后保 ‎‌证并网 ‎‌电流为 ‎‌电网标 ‎‌入网标 ‎‌准，整 ‎‌个并网 ‎‌系统中 ‎‌电流总 ‎‌谐波失 ‎‌真(t ‎‌ota ‎‌lh ‎‌arm ‎‌oni ‎‌cd ‎‌ist ‎‌ort ‎‌ion ‎‌，TH ‎‌D和并 ‎‌网的功 ‎‌率因数 ‎‌经常被 ‎‌作为电 ‎‌能质量 ‎‌判定的 ‎‌重要标 ‎‌准。T ‎‌HD是 ‎‌为了保 ‎‌证入网 ‎‌电流达 ‎‌到额定 ‎‌标准， ‎‌进而保 ‎‌障了由 ‎‌新能源 ‎‌所产生 ‎‌的电能 ‎‌汇入大 ‎‌电网后 ‎‌不会对 ‎‌电网的 ‎‌固有频 ‎‌率造成 ‎‌冲击。 ‎‌因此在 ‎‌并网中 ‎‌，为了 ‎‌保证电 ‎‌能质量 ‎‌满足并 ‎‌网要求 ‎‌，需要 ‎‌较低的 ‎‌THD ‎‌来限制 ‎‌并网电 ‎‌流中的 ‎‌谐波含 ‎‌量。对 ‎‌于光伏 ‎‌发电中 ‎‌的谐波 ‎‌，在光 ‎‌伏侧采 ‎‌用MP ‎‌PT控 ‎‌制算法 ‎‌能够有 ‎‌效遏制 ‎‌一部分 ‎‌电流谐 ‎‌波，而 ‎‌流入并 ‎‌网逆变 ‎‌器中的 ‎‌电流中 ‎‌还会存 ‎‌在一定 ‎‌含量的 ‎‌谐波。 ‎‌在主回 ‎‌路拓扑 ‎‌结构中 ‎‌可以采 ‎‌用LC ‎‌L和L ‎‌型滤波 ‎‌器进行 ‎‌滤波， ‎‌滤波器 ‎‌也是有 ‎‌效滤除 ‎‌电流谐 ‎‌波的重 ‎‌要器件 ‎‌。对于 ‎‌两种滤 ‎‌波器而 ‎‌言，单 ‎‌L电感 ‎‌滤波器 ‎‌结构简 ‎‌单，但 ‎‌对电流 ‎‌中存在 ‎‌的高频 ‎‌谐波滤 ‎‌除效果 ‎‌不够理 ‎‌想，需 ‎‌要较大 ‎‌的电感 ‎‌值才能 ‎‌抑制高 ‎‌频谐波 ‎‌。而L ‎‌CL型 ‎‌滤波器 ‎‌根据其 ‎‌滤波特 ‎‌性可针 ‎‌对高频 ‎‌谐波分 ‎‌量进行 ‎‌滤波， ‎‌能够对 ‎‌高频次 ‎‌谐波起 ‎‌到良好 ‎‌的抑制 ‎‌作用。 ‎‌因此综 ‎‌上所述 ‎‌，本文 ‎‌所采用 ‎‌的光伏 ‎‌并网系 ‎‌统结构 ‎‌如下图 ‎‌4-1 ‎‌所示。图4-1单相光伏并网系统结构图在上图4- ‎‌1所示 ‎‌的拓扑 ‎‌结构中 ‎‌，主回 ‎‌路是由 ‎‌PV光 ‎‌伏板、 ‎‌直流侧 ‎‌电容C ‎‌，逆变 ‎‌器、L ‎‌CL滤 ‎‌波器、 ‎‌负载以 ‎‌及电网 ‎‌共同组 ‎‌成。直 ‎‌流侧控 ‎‌制策略 ‎‌为MP ‎‌PT控 ‎‌制，就 ‎‌刘策控 ‎‌制策略 ‎‌为双闭 ‎‌环逆变 ‎‌器控制 ‎‌策略。 ‎‌至此整 ‎‌个单相 ‎‌光伏并 ‎‌网系统 ‎‌结构是 ‎‌由两级 ‎‌控制策 ‎‌略构成 ‎‌。图4 ‎‌-1逆 ‎‌变电路 ‎‌中，逆 ‎‌变桥由 ‎‌四个I ‎‌GBT ‎‌开关管 ‎‌并联反 ‎‌馈二极 ‎‌管组成 ‎‌，为 ‎‌直流侧 ‎‌电压， ‎‌网侧滤 ‎‌波器的 ‎‌拓扑结 ‎‌构是L ‎‌CL型 ‎‌，ig ‎‌、vg ‎‌分别为 ‎‌网侧电 ‎‌流和电 ‎‌压。其 ‎‌中，M ‎‌PPT ‎‌作用是 ‎‌将直流 ‎‌输入电 ‎‌压升压 ‎‌到， ‎‌采用P ‎‌WM调 ‎‌制方式 ‎‌；DC ‎‌/AC ‎‌逆变电 ‎‌路的作 ‎‌用是将 ‎‌MPP ‎‌T输出 ‎‌的直流 ‎‌电转换 ‎‌为可以 ‎‌并到网 ‎‌侧的交 ‎‌流电， ‎‌逆变电 ‎‌路中常 ‎‌采用脉 ‎‌宽调制 ‎‌方式。4.2并网逆变器控制并网逆变 ‎‌器控制 ‎‌是整个 ‎‌并网系 ‎‌统的关 ‎‌键核心 ‎‌，良好 ‎‌的控制 ‎‌效果能 ‎‌够有效 ‎‌的实现 ‎‌光伏侧 ‎‌电能转 ‎‌换至交 ‎‌流侧。 ‎‌并网的 ‎‌完整系 ‎‌统结构 ‎‌对于逆 ‎‌变器的 ‎‌逆变部 ‎‌分，需 ‎‌要采用 ‎‌稳定性 ‎‌和控制 ‎‌性良好 ‎‌的控制 ‎‌策略， ‎‌以保证 ‎‌并网系 ‎‌统的电 ‎‌能质量 ‎‌得到显 ‎‌著提升 ‎‌。基于 ‎‌并网逆 ‎‌变器的 ‎‌功能作 ‎‌用，可 ‎‌通过逆 ‎‌变器的 ‎‌开关通 ‎‌断来调 ‎‌整并网 ‎‌电流， ‎‌使并网 ‎‌电流输 ‎‌出为正 ‎‌弦交流 ‎‌波形， ‎‌并根据 ‎‌输出的 ‎‌并网电 ‎‌流实现 ‎‌对逆变 ‎‌器输出 ‎‌功率因 ‎‌数的调 ‎‌节。对 ‎‌于并网 ‎‌侧逆变 ‎‌器，在 ‎‌保证稳 ‎‌定逆变 ‎‌的功能 ‎‌下，良 ‎‌好的逆 ‎‌变器侧 ‎‌控制策 ‎‌略也能 ‎‌够对光 ‎‌伏侧M ‎‌PPT ‎‌控制进 ‎‌行实时 ‎‌反馈， ‎‌进而保 ‎‌证光伏 ‎‌阵列能 ‎‌够以最 ‎‌大功率 ‎‌稳定可 ‎‌靠的进 ‎‌行功率 ‎‌输出。 ‎‌因此对 ‎‌逆变器 ‎‌的良好 ‎‌控制能 ‎‌够有效 ‎‌抑制网 ‎‌侧电压 ‎‌及电流 ‎‌的波动 ‎‌，对并 ‎‌网电流 ‎‌、并网 ‎‌电压以 ‎‌及电能 ‎‌质量都 ‎‌具有良 ‎‌好的控 ‎‌制作用。所以当并网逆变器控制结构在并网模式运行下，对逆变器的控制是为了保证并网输出电流具有足够低的谐波畸变率。与此同时为实现并网电能质量的提升，可通过控制逆变器输出电流来控制并网的功率因数。当前并网逆变器是以电压源型逆变器拓扑结构为主，因此在系统并网控制时，采用电流控制实现对并网输出电流控制进而主动提高了并网电能质量的标准，对谐波畸变率和输出功率大数具有良好的调节效果。并网电流控制技术通常采用双闭环控制以改善系统动态特性和稳态精度，包括内环电流环和外环电压环。电压外环得到电流环的给定幅值，与锁相环‌(PhaseLockedLoop，PLL)得到的正弦信号组成电流内环的电流参考iref，与电网电流做差作为电流内环的输入，内环输出经PWM调制得到逆变器开关器件的驱动信号，以实现逆变器运行。4.3系统仿真与电能质量参数分析在Matlab ‎‌/Si ‎‌mul ‎‌ink ‎‌平台上 ‎‌搭建双 ‎‌闭环控 ‎‌制策略 ‎‌的单相 ‎‌光伏并 ‎‌网仿真 ‎‌模型， ‎‌验证系 ‎‌统的运 ‎‌行性能 ‎‌，如图 ‎‌4-2 ‎‌所示。 ‎‌电流环 ‎‌比例和 ‎‌积分增 ‎‌益分别 ‎‌为0. ‎‌15和 ‎‌6.6 ‎‌，电压 ‎‌环比例 ‎‌和积分 ‎‌增益分 ‎‌别为1 ‎‌2和2 ‎‌00， ‎‌PWM ‎‌载波频 ‎‌率为3 ‎‌KHz。图4-2单相光伏发电系统逆变器并网控制结构图光伏并网系 ‎‌统在温 ‎‌度为2 ‎‌5℃时 ‎‌，光照 ‎‌强度在 ‎‌0.1 ‎‌s处由 ‎‌1KW ‎‌/m2 ‎‌降至0 ‎‌.25 ‎‌KW/ ‎‌m2， ‎‌于0. ‎‌4s处 ‎‌升至0 ‎‌.75 ‎‌KW/ ‎‌m2后 ‎‌稳定的 ‎‌网侧的 ‎‌电流和 ‎‌电压输 ‎‌出波形 ‎‌如图4 ‎‌-3所 ‎‌示。分 ‎‌析得‌，光照 ‎‌强度的 ‎‌变化会 ‎‌影响并 ‎‌网电流 ‎‌的幅值 ‎‌，当光 ‎‌照强度 ‎‌突变时 ‎‌，MP ‎‌PT控 ‎‌制算法 ‎‌以及并 ‎‌网逆变 ‎‌器的控 ‎‌制策略 ‎‌能够使 ‎‌并网 ‎‌电流很 ‎‌快恢复 ‎‌稳定， ‎‌这验证 ‎‌了控制 ‎‌的稳定 ‎‌性以及 ‎‌并网电 ‎‌能质量 ‎‌的提升 ‎‌。图4-3电网电压和电流输出波形由图4- ‎‌3可以 ‎‌看出， ‎‌无论光 ‎‌照强度 ‎‌升高还 ‎‌是降低 ‎‌，输出 ‎‌电压幅 ‎‌值接近 ‎‌311 ‎‌V，周 ‎‌期0. ‎‌02s ‎‌，符合 ‎‌单相交 ‎‌流电的 ‎‌电压要求。图4-4电网电压THD值图4-5未最大功率跟踪时电网电压THD值图4-6PI控制参数未最优时电网电压THD值图4-4 ‎‌给出了 ‎‌本设计 ‎‌的电网 ‎‌电压的 ‎‌总谐波 ‎‌畸变率 ‎‌(To ‎‌tal ‎‌Ha ‎‌rmo ‎‌nic ‎‌Di ‎‌sto ‎‌rti ‎‌on, ‎‌TH ‎‌D)， ‎‌可以看 ‎‌出电网 ‎‌电压的 ‎‌THD ‎‌<5 ‎‌%，满 ‎‌足并网 ‎‌要求。 ‎‌图4- ‎‌5和图 ‎‌4-6 ‎‌仿真分 ‎‌析可以 ‎‌看出， ‎‌尽管并 ‎‌网TH ‎‌D< ‎‌5%， ‎‌分别为 ‎‌3.6 ‎‌2%和 ‎‌4.3 ‎‌1%， ‎‌但是与 ‎‌本文所 ‎‌采用的 ‎‌控制策 ‎‌略下的 ‎‌畸变率 ‎‌0.0 ‎‌6%相 ‎‌比，明 ‎‌显提升 ‎‌了并网 ‎‌的电能 ‎‌质量， ‎‌与此同 ‎‌时并网 ‎‌控制策 ‎‌略的理 ‎‌论分析 ‎‌是合理 ‎‌正确的。根据并网变 ‎‌换器的 ‎‌电路结 ‎‌构，通 ‎‌过坐标 ‎‌变换， ‎‌根据电 ‎‌流参考 ‎‌Id和 ‎‌Iq（ ‎‌无功电 ‎‌流，I ‎‌q参考 ‎‌设置一 ‎‌般为零 ‎‌），调 ‎‌节器确 ‎‌定逆变 ‎‌器所需 ‎‌的参考 ‎‌电压。 ‎‌采用P ‎‌I双闭 ‎‌环控制 ‎‌方法， ‎‌使用P ‎‌WM双 ‎‌极调制 ‎‌方法向 ‎‌IGB ‎‌T产生 ‎‌脉冲信 ‎‌号，实 ‎‌现了、 ‎‌电流闭 ‎‌环控制 ‎‌。仿真 ‎‌结果表 ‎‌明，系 ‎‌统稳态 ‎‌运行时 ‎‌，并网 ‎‌变换器 ‎‌输出电 ‎‌流波形 ‎‌正弦度 ‎‌良好， ‎‌电流谐 ‎‌波含量 ‎‌较小， ‎‌给定突 ‎‌变时， ‎‌系统能 ‎‌够较快 ‎‌速达到 ‎‌系统给 ‎‌定，具 ‎‌有良好 ‎‌的稳态 ‎‌性能和 ‎‌动态性 ‎‌能，保 ‎‌证了光 ‎‌伏发电 ‎‌系统的 ‎‌并网电 ‎‌能质量。

第5章结论光伏并网发 ‎‌电系统 ‎‌的广泛 ‎‌应用， ‎‌以自身 ‎‌独特的 ‎‌优势成 ‎‌为未来 ‎‌解决能 ‎‌源问题 ‎‌的一个 ‎‌有效途 ‎‌径，本 ‎‌文以基 ‎‌于单相 ‎‌光伏并 ‎‌网系统 ‎‌为研究 ‎‌对象， ‎‌主要工 ‎‌作内容包括：(1)以微电网 ‎‌为切入 ‎‌点，研 ‎‌究了电 ‎‌能质量 ‎‌的提升 ‎‌方式是 ‎‌通过逆 ‎‌变器控 ‎‌制策略 ‎‌来实现 ‎‌的，因 ‎‌此介绍 ‎‌了光伏 ‎‌发电系 ‎‌统的组 ‎‌成、分 ‎‌类、应 ‎‌用和关 ‎‌键技术 ‎‌，对光 ‎‌伏电池 ‎‌原理、 ‎‌分类、 ‎‌建模、 ‎‌输出特 ‎‌性进行 ‎‌了分析。(2)为提高光伏 ‎‌发电利 ‎‌用效率 ‎‌，对M ‎‌PPT ‎‌原理和 ‎‌常见的 ‎‌几种算 ‎‌法进行 ‎‌了介绍 ‎‌，并采 ‎‌用P& ‎‌O法实 ‎‌现光伏 ‎‌MPP ‎‌T控制 ‎‌，MP ‎‌PT算 ‎‌法也能 ‎‌够为光 ‎‌伏并网 ‎‌质量的 ‎‌提升起 ‎‌到推进的作用。(3)对光伏 ‎‌并网系 ‎‌统结构 ‎‌和并网逆变器的控制进行了介绍，采用两级式拓扑，运用双闭环控制策略实现光伏并网，进一步验证了所采用的控制策略能够提升并网质量。本文以单相光伏并网系统为微电网研究对象，对相关主要部分进行了分析与仿真研究，还需在实验中对其进行验证。在逆变器的控制中，光伏侧考虑在标况条件下，将直流侧等效为电压源，还需要综合考虑光伏侧能量供给问题。光伏部分MPPT控制本文采用了常规定步长P&O法，目前变步长算法被很多学者提出，可以采用这些控制精度更高且适应性更好的算法。综上所述，所采用的MPPT控制方法和采用的两级拓扑控制策略能够提升电能质量。

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