含分布式电源的配电网电能质量分析

发布时间：2017-04-20 04:08

  本文关键词：含分布式电源的配电网电能质量分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,全球人口的不断增加和经济的迅猛发展使得传统能源的需求量接连增长,同时能源损耗所带来的能源短缺和环境污染问题也日益严峻。在这种情况下分布式电源应运而生,它既减少了环境污染,又减缓了不可再生能源的损耗。但是随之而来的是,当分布式电源并网时,其突然的使用或者电网侧发生短路接地故障都可能会对电网造成巨大的影响。本课题便在建立分布式电源并网仿真模型的基础上,针对并网点的谐波影响及治理和暂态电能质量进行了仿真研究,主要工作如下:根据光伏发电系统的组成和特点,建立了光伏阵列和并网逆变器的数学模型,提出了基于升压型变换器的MPPT控制和电压电流双环控制策略。在Matlab平台上建立光伏发电系统模型进行仿真。仿真结果表明所提出的控制策略是切实可行的,能够实现电网侧的电压和电流曲线为同频反相的正弦波,且光伏阵列的输出功率能很快地追踪到最大功率并以最大功率稳定地运行。分析了并网风力发电系统的构造及工作特点,建立了风力机、永磁同步发电机、换流器的数学模型,提出了机侧采用零d轴电流控制、网侧采用电压定向矢量控制的控制策略,调制波信号的产生采用了电压空间矢量脉宽调制,在Matlab平台上建立了风力发电系统,并对各种故障情况进行仿真分析。仿真结果为:正常风速下,电网电压和电流为标准的正弦波,直流侧电压恒定不变;电网电压跌落故障中,风力机几乎不受影响,但电网侧及直流侧影响很大;短路接地故障中,单相短路接地故障对系统影响不大,三相短路故障对系统影响很大。表明了所建立仿真模型与所提出控制策略的正确有效性。研究了光伏和风机并网后引起的稳态和暂态电能质量问题,在建立的并网光伏和风力发电系统仿真模型的基础上,首先,提出了采用p qi?i检测法检测谐波、采用有源滤波器来减少谐波的策略,并在Matlab平台上进行模型建立和谐波治理仿真。仿真结果表明:采用有源滤波器之后,能够实现波形由原来的畸变波变为正弦波,且光伏发电系统并网点的谐波畸变率由43.48%降为17.67%,风力发电系统并网点的谐波畸变率由原来的30.32%降为11.80%。其次,对建立的两种系统模型进行暂态电能质量仿真分析。仿真结果表明:单相接地故障会引起电压暂降和脉冲暂态,三相短路接地故障会引起电压暂降、电压中断和暂态振荡;故障距离并网点越近,电压暂降的程度越大;跟光伏发电系统相比,风力发电系统对于故障点的距离敏感度更高;而对脉冲暂态和振荡暂态的敏感度却不高。
【关键词】：并网光伏发电系统 并网风力发电系统 稳态电能质量 谐波 暂态电能质量
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 分布式电源发电技术的研究近况10-13
• 1.1.1 光伏发电技术在国内外的研究近况10-12
• 1.1.2 风力发电技术在国内外的研究近况12-13
• 1.2 含分布式电源的电能质量的研究现状13-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第二章 分布式电源并网造成的电能质量问题16-22
• 2.1 本文研究的分布式电源主要形式16-18
• 2.1.1 太阳能发电16-17
• 2.1.2 风力发电17-18
• 2.2 分布式电源并网时对电网电能质量的作用原理18-20
• 2.2.1 分布式电源并网对稳态电能质量的影响18-19
• 2.2.2 分布式电源并网对暂态电能质量的影响19-20
• 2.3 本章小结20-22
• 第三章 并网光伏发电系统仿真模型的搭建22-34
• 3.1 并网光伏发电系统结构22-23
• 3.2 光伏电池模型的搭建23-25
• 3.2.1 光伏电池等效电路结构23-24
• 3.2.2 光伏电池数学模型的建立24-25
• 3.3 光伏发电系统的MPPT控制方法25-28
• 3.3.1 基于升压型变换器的MPPT控制25-26
• 3.3.2 扰动观察法26-28
• 3.4 并网逆变器28-30
• 3.4.1 微电网PWM逆变器拓扑结构数学模型的建立28
• 3.4.2 电压电流双环控制28-30
• 3.5 并网光伏发电系统的仿真分析30-32
• 3.6 本章小结32-34
• 第四章 并网风力发电系统仿真模型的搭建34-60
• 4.1 风力机数学模型34-36
• 4.1.1 贝兹理论34-36
• 4.1.2 风力机的空气动力学模型36
• 4.2 永磁同步发电机的数学模型36-39
• 4.3 PMSG换流器的协同控制策略39-50
• 4.3.1 全功率换流器（FRC）技术39-41
• 4.3.2 全功率变流器数学模型41-45
• 4.3.3 背靠背PWM变流器协调控制策略45-50
• 4.4 电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）50-53
• 4.5 并网风力发电系统仿真分析53-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 分布式电源并网后的电能质量仿真分析60-80
• 5.1 电能质量影响分类60-63
• 5.1.1 并网后的稳态电能质量影响分类60-62
• 5.1.2 并网后的暂态电能质量影响分类62-63
• 5.2 基于i_p-i_q检测法的并网点谐波影响分析63-69
• 5.2.1 基于i_p-i_q检测法的谐波检测模型的建立64-66
• 5.2.2 有源滤波器（APF）模型的建立66-69
• 5.3 电能质量分析69-79
• 5.3.1 光伏发电系统并网后谐波及电能质量分析69-73
• 5.3.2 风力发电系统并网后谐波及电能质量分析73-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 全文总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文88

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