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能源危机与环境污染正日益威胁着人类的生存和发展。太阳能光伏并网系统有利于缓解能源危机、减少环境污染,正被全世界广泛应用。大规模光伏电站在向电网注入电力的同时,也附带了大量的谐波电流,严重威胁着电力系统的安全稳定运行。 论文首先对单相光伏并网系统拓扑结构和调制方式、逆变器主电路设计、最大功率跟踪方法和逆变器建模进行了研究。通过建立前级控制小信号模型,给出了设计Boost主电路参数的计算公式。针对双极性SPWM调制全桥电路,推导了滤波电感L的设计范围。 然后从单相光伏并网逆变器平均功率平衡着手分析,考虑并网点电压畸变和光照变化对并网电流畸变的影响,建立了并网电流各次谐波的数学表达式,并总结了光照快速变化情况下谐波产生发展变化规律。该表达式证明了谐波的产生与系统拓扑结构、控制器参数、逆变器开关频率、滤波器参数、死区时间、并网电流过零区域时间、并网点电压畸变率等因素密切相关。 接着研究了基于IEC61000-4-7(2002)标准和apFFT谱分析相结合的谐波间谐波检测方法。该方法具有全相位谱分析优良的抑制频谱泄漏和“相位不变性”特点,不受各次谐波之间相对相位变化干扰,实现在非同步采样下对非平稳信号谐波间谐波的精确测量。该方法为精确检测并网电流各次谐波幅值奠定了算法基础。 利用MATLAB仿真平台强大的数据处理能力,采用M函数对本文提出的谐波间谐波检测算法进行编程,并将PSCAD/EMTDC仿真软件输出的并网电流输入到MATLAB编制的检测算法中进行谐波间谐波检测。检测结果表明在光照强度恒定情况下,通过该检测方法测量的并网电流谐波幅值及畸变率与PSCAD/EMTDC自带的FFT分析控件输出结果非常接近;在光照强度快速变化情况下,该检测方法测量的并网电流谐波幅值及畸变率能保持稳定,并提供了间谐波的幅值信息。 在PSCAD/EMTDC搭建了单相光伏并网系统仿真模型,通过MATLAB调用PSCAD/EMTDC输出的并网电流波形进行谐波间谐波分析,仿真结果证明了本文所提的单相光伏并网系统谐波产生机理的正确性。最后在重庆大学光伏并网实验平台进行了实验研究,定性地验证了不同光照强度对并网电流谐波的影响机理。