并网光伏系统间谐波产生机理及抑制策略杨永恒博士百人计划研究员浙江大学2024/08/09电力电子控制与系统集成实验室PowerElectronicsControlandIntegrationLaboratory并网光伏系统间谐波产生机理及抑制策略第八届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛山东·曲阜|2024年08月07-09日背景介绍间谐波产生机理间谐波抑制技术总结讨论光风新能源迅猛发展(2000-2023)背景介绍汇报提纲光伏电池S-(000-Ta℃直流母线DC-DC/直流汇流688交流母线光伏并网系统·发电侧-光伏效应，系统发电出力取决于系统环境(光照强度和温度等)·变换器-电力电子拓扑/变换器实现能量的转换、调节和控制·电网侧-依旧是同步机主导的恒频恒压系统面向“电子化”电力系统(风光持续利用)·技术革新不断(包含电力电子技术)·成本持续下降—平准化度电成本(LCOE)·全球共识与政策驱动电能转换与调节光伏并网系统基本框架百瓦级几干瓦几十干瓦百千瓦/兆瓦级光伏并网基本框架背景介绍滤波器变压器变换器电网光伏组串ACDCg有功功率无功功率电网(负载侧)-电能质量(THD等)-潮流控制-有功-频率控制-无功-电压控制-故障穿越与动态支撑-惯量、阻尼支撑变换器(功率变换调节)-可控性、效率、可靠性-热管理、能量管理-孤岛检测与保护-电网恢复(功率)响应-状态监测-通信交互光伏并网系统控制目标·最大功率跟踪(能量获取和优化)·光伏变换器性能增强(并网适应性和可控性)·电网支持(友好型系统)光伏组件(发电侧)-功率优化-直流电压/电流控制-组件状态监测电网友好型控制有功功率基波间谐波谐波fo2fo3fo间谐波诱因·级联的非同步变换系统(AC-DC-AC),如电机驱动系统·机械振动，如风力发电机系统·时变系统或负载通常认为，光伏不会产生频率A.Testaetal,"Interharmonics:TheoryandModeling,"IEEETPWRD,vol.22,no.4.pp2335-2348,Oct.2007.实际商用光伏逆变器测试·低功率运行(MPPT)产生大量间谐波·间谐波和MPPT扰动有关2%@15kW商用光伏逆变器(MPPT控制)频率(Hz)间谐波产生机理间谐波产生机理幅值间谐波!hfo幅值(%基波)单相光伏并网系统·直流电压误差Edc和同步信号sinθ,之间调制作用Eac包含频率成分f;sinθ₉包含频率成分f·电网电流i包含频率成分f±f₉直流电压控制器fnGdcvdcPI调节器vdcsinθg锁相环—v₉同步环节A.Sangwongwanichxrahgb.seraH,SoltaniandF.Blaabjerg."AnalysisandModelingofInterharmonicsFromGridConnectedPhotovoltaicSystems"IEEETPELvol.33,no.10.pp.8353-8364Oct.2018p-uunntceti(likvoltaAv(A)Time(seconds)150Frequency(Hz)间谐波产生机理(MPPT扰动影响)间谐波产生机理电流控制器fg±fnFFTofi,(%ofio)Outpucurrenig(A)PR控制器脉宽调制陷波器十igFrequency(Hz)Time(seconds)DC-linkvoltagefgUinvUdcigIig(A(FFTofi(%ofig50)X10(-0.0-)ilig+-,)(-Q()0(₂+0..(+0..可调节参数(MPPT控制器)·自适应增益控制·速率限制器控制技术·恒定电压MPPT控制MPPT周期性扰动MPPT控制参数：Vst,fn单相光伏并网系统·直流电压误差Eac和同步信号sinθ₉之间调制作用Ea包含频率成分f;sinθ₉包含频率成分f·电网电流i;包含频率成分f±f₉A.Sangwongwanich,Y.Yang.D.Sera,H.SotaniandE.Blaabjerg,"AnalysisandModelingofinterharmonicsFromGridConnectedPhotovoltaicSystems,"IEEETPELvol.33,no.10.pp.8353-8364.Oct.2018A.Sangwongwanich,Y.Yang.D.Sera,H.SoltaniandEBlaabjerg,"AnalysisandModelingofInterharmonicsFromGridConnectedPhotcvoltaicSystems'IEEETPELvol.33,no.10,pp.8353-8364,Oct.2018系统参数：Cac,kp,kiTg,…电网参数(频率):fg间谐波产生机理间谐波抑制技术vde直流电压控制响应(扰动)质26fiig幅值调制作用幅值调制作用ligI(s)Vac(t)ig(t)ligIf2f直流电压自适应增益控制·采用自适应PI控制器控制光伏输出功率·降低了系统的动态响应，限制了MPPT采样速率DC-linkvoltagecontrollerGridsynchronizationDC-linkvoltagecontroller*EdcPIglVdclvdeVgRatelimiterGridsynchronization间谐波抑制技术直流电压参考速率限制器控制·扰动间的转化相对平滑·保持了MPPT控制效率(不影响MPPT的动态性能)·在使能下一...