三相光储发电系统并网及低电压穿越控制策略研究

发布时间：2017-04-30 06:12

  本文关键词：三相光储发电系统并网及低电压穿越控制策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着环境污染及全球变暖问题日益严重,以光伏发电为代表的可再生能源发电技术发展迅速。光伏发电通常具有间歇性和波动性,为了提高能源利用率,采用光伏和储能组成的三相光储并网发电系统,既能避免光伏发电的功率波动问题又可以最大限度地利用太阳能,因此受到广泛关注。随着光伏电源渗透率不断增加,在局部配电网中,光伏并网系统与配电网交互影响。当配电网发生故障时,为减轻光伏系统对配电网稳定运行的影响及提高并网系统内部稳定性,需使并网系统不脱网运行。因此,各个国家都对光伏发电提出低电压穿越要求。本文基于三相光储并网发电系统,搭建仿真模型,分析其在配电网正常运行和故障运行情况下的控制策略,要求在配电网正常运行时满足电网调度要求,故障运行时满足低电压穿越要求。针对三相光储并网发电系统,分析其重要组成部分光伏发电单元和储能单元结构特性。首先基于光伏电池模型分析几种常见的MPPT控制方法,提出基于PI调节的电导增量法(INC-PI),通过仿真不同环境条件下光伏系统追踪效果验证其可行性。其次,分析超级电容和锂电池的特性及优缺点并选用锂电池作为三相光伏并网发电系统的储能元件;介绍DC-DC变换器控制方式并通过仿真验证各控制方式的可行性,为三相光储并网发电系统在多种模式下的运行控制提供理论基础。针对光储发电系统中与配电网连接的并网逆变器,首先基于配电网正常情况下的数学模型研究三相光储并网逆变器控制策略;其次根据功率平衡理论,提出三相光储发电系统在配电网正常情况下的协调控制策略;最后仿真验证提出协调控制策略的可行性。针对故障情况下并网逆变器锁相环失效现象,首先比较不同锁相环控制策略的优缺点,基于延时滤波器(DSC)的控制方式在锁相和电网电压正序分量幅值检测方面的优势采用级联延时滤波锁相环(CDSC-PLL)的控制策略。其次,基于配电网故障情况下并网逆变器的数学模型,提出并网逆变器的控制策略。该控制策略以抑制并网电流负序分量为控制目标,能够限制并网电流幅值及提供无功补偿。最后,基于三相光储并网发电系统,仿真验证在配电网发生对称故障和不对称故障情况下所提出并网逆变器控制策略的可行性。基于三相光储并网系统拓扑结构,搭建三相光储并网实验平台。首先,对系统主电路参数及控制系统的软硬件进行设计;其次,对实验平台进行采样校准和锁相环测试并进行并网逆变器单位功率因数并网实验和三相光储并网系统可调度实验,验证三相光储并网系统在配电网正常情况下具有可调度能力;最后,进行配电网故障情况下三相光储并网系统低电压穿越实验,验证三相光储并网系统在配电网故障情况下具有低电压穿越能力。
【关键词】：三相光储并网发电 锂电池 并网逆变器 故障穿越
【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】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 光伏并网发电及储能技术发展现状11-13
• 1.2.1 光伏并网发电技术发展现状11-13
• 1.2.2 储能技术发展现状13
• 1.3 光伏低电压穿越概述13-15
• 1.3.1 光伏发电低电压穿越要求13-14
• 1.3.2 光伏低电压穿越研究现状14-15
• 1.4 本文的主要研究工作和创新点15-18
• 第二章 光伏与储能单元结构及控制策略18-38
• 2.1 三相光储并网发电系统结构18
• 2.2 光伏单元组成与特性18-21
• 2.3 光伏最大功率追踪（MPPT）方法21-28
• 2.3.1 MPPT方法综述21-25
• 2.3.2 基于PI调节的电导增量法（INC-PI）25-28
• 2.4 储能单元组成与特性28-31
• 2.5 双向DC-DC控制器设计31-36
• 2.5.1 双向DC-DC变换器工作原理31-32
• 2.5.2 双向DC-DC变换器控制策略32-34
• 2.5.3 仿真分析34-36
• 2.6 本章小结36-38
• 第三章 配电网正常情况下三相光储并网系统协调控制策略38-50
• 3.1 配电网正常运行情况下并网逆变器数学模型38-40
• 3.2 并网逆变器控制策略40-43
• 3.3 三相光储并网发电系统运行状态分析及控制策略43-45
• 3.4 三相光储并网发电系统仿真45-48
• 3.4.1 光伏发电单元输出功率波动并网发电仿真45-47
• 3.4.2 电网调度变化时光储并网发电仿真47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 配电网故障情况下并网逆变器控制策略50-76
• 4.1 电网故障特征50-51
• 4.2 配电网故障情况下锁相环设计51-62
• 4.2.1 锁相环基本结构52
• 4.2.2 配电网故障情况下锁相环控制策略52-58
• 4.2.3 故障情况下不同锁相环仿真对比58-62
• 4.3 并网逆变器低电压穿越控制策略62-69
• 4.3.1 不对称故障情况下并网逆变器数学模型62-64
• 4.3.2 故障情况下并网逆变器控制目标分析64-65
• 4.3.3 不同控制目标下电流控制参考值选取65-68
• 4.3.4 并网逆变器无功控制及电流限幅策略68-69
• 4.4 三相光储并网发电系统故障穿越仿真69-74
• 4.4.1 对称故障仿真分析70-72
• 4.4.2 不对称故障仿真分析72-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 三相光储并网发电系统实验平台开发76-98
• 5.1 主电路参数选取76-80
• 5.2 控制系统硬件设计80-84
• 5.2.1 总体结构80-81
• 5.2.2 硬件电路设计81-84
• 5.3 系统软件设计84-88
• 5.3.1 主程序设计84-85
• 5.3.2 ePWM模块设置85-86
• 5.3.3 子程序设计86-88
• 5.4 三相光储并网发电平台测试与实验88-96
• 5.4.1 实验方案90-91
• 5.4.2 平台测试实验91-93
• 5.4.3 配电网正常情况下三相光储发电系统并网实验93-94
• 5.4.4 配电网故障情况下三相光储并网发电系统运行实验94-96
• 5.5 本章小结96-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 6.1 总结98-99
• 6.2 展望99-100
• 参考文献100-106
• 致谢106-108
• 攻读学位期间发表的学术论文108

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  本文关键词：三相光储发电系统并网及低电压穿越控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

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