光伏发电系统中固态变压器的建模与控制

发布时间：2017-10-10 07:38

  本文关键词：光伏发电系统中固态变压器的建模与控制

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【摘要】：随着地球一次性能源的紧缺与环境污染的日益加重,可再生能源在世界各国正受到越来越多的重视。其中,太阳能资源丰富、易于得到、清洁无污染,倍受人们青睐。光伏发电是太阳能开发的重要趋势,光伏并网技术已发展成为太阳能应用领域的研究热点。近些年来,随着开发研究的不断深入,尤其是固态变压器的发展,光伏发电系统突破传统发电模式的限制,逐渐具备了进入大规模推广的价值。因此,本文详细介绍了固态变压器的拓扑结构,通过对其进行建模与控制策略设计,将光伏阵列接入10kV的电网,并利用Simulink进行设计仿真,验证其可行性。首先,介绍了太阳能光伏电池的工作原理和输出特性,为了实现最大功率点跟踪,在对比分析了几种常用方法的基础上,改进了扰动观察法。其次,阐述了固态变压器的工作原理、等效模型以及拓扑结构,在此基础上分别对固态变压器的整流模块、直流变换模块、逆变模块的拓扑和数学模型进行了详细的分析。然后,详细的研究制定了固态变压器各环节的控制策略,为了实现高压侧具有稳定的直流电压以及对无功功率的灵活调控,本文采取了无功功率与高压整流输出电压闭环控制策略;为了保证二次侧输出稳定的直流电压,本文对中间隔离环节采用电压外环电流内环的双闭环控制方法;为了输出一定的工频交流电信号,以实现在电力系统正常运行下输入输出稳定以及灵活的传输有功功率,低压侧采用了输出电压闭环的控制方法。最后,以上述分析研究为基础,在MATLAB/Simulink环境下建立了光伏电池最大功率跟踪控制模型和固态变压器模型,并将光伏电池模型经过串并联接入固态变压器的低压直流母线,最终实现并网控制。实验结果表明,本文提出的改进的扰动观察法能很好地实现最大功率点追踪,在接入固态变压器后,本文采取的控制策略可以有效通过逆变实现输出电流并入电网,而且电流谐波较小,功率因数高。
【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪 固态变压器 控制策略 Simulink
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 选题的背景及意义7-9
• 1.2 光伏系统并网结构的研究9-10
• 1.3 固态变压器的基本概念与研究现状10-13
• 1.3.1 固态变压器的发展状况11-13
• 1.3.2 固态变压器的特点13
• 1.4 本文的主要工作13-15
• 第二章 光伏电池建模及MPPT实现15-22
• 2.1 太阳电池工作原理15-16
• 2.2 太阳电池仿真模型16-18
• 2.3 太阳电池外特性18
• 2.4 光伏系统MPPT控制方法18-20
• 2.4.1 固定电压法19
• 2.4.2 扰动观察法19-20
• 2.4.3 电导增量法20
• 2.5 一种改进的MPPT控制方法20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第三章 固态变压器工作原理与数学建模22-38
• 3.1 固态变压器工作原理22-25
• 3.2 固态变压器数学建模25-27
• 3.3 固态变压器输入环节27-28
• 3.4 固态变压器中间隔离环节28-31
• 3.4.1 中间隔离环节结构28-29
• 3.4.2 高频隔离变压器29-31
• 3.5 固态变压器输出环节31-37
• 3.5.1 输出环节结构与工作原理31-35
• 3.5.2 逆变输出上的谐波消除35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 固态变压器控制策略38-48
• 4.1 同步d-q坐标变换法38
• 4.2 固态变压器输入级控制38-45
• 4.3 固态变压器中间隔离级控制45-46
• 4.4 固态变压器输出级控制46-47
• 4.5 本章的小结47-48
• 第五章 光伏电池模型的搭建与仿真48-52
• 5.1 MATLAB/SIMULINK48
• 5.2 光伏电池模型的仿真48-49
• 5.3 MPPT实验仿真结果分析49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 并网仿真及分析52-58
• 6.1 固态变压器仿真模型的搭建52-55
• 6.2 仿真结果分析55-57
• 6.2.1 稳态响应仿真55-56
• 6.2.2 动态响应仿真56-57
• 6.3 本章小结57-58
• 第七章 总结与展望58-60
• 7.1 工作总结58-59
• 7.2 今后工作展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64

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3 中国电科院农电与配电研究院 范闻博邋许保平;大容量有载自动调容变压器在低压配电网中的应用[N];国家电网报;2008年

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5 高宇博;合理运行 有利可图[N];中国电力报;2003年

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本文编号：1005164