基于混合储能的光储发电系统并网控制研究

发布时间：2023-08-17 19:14

　　随着全球能源与环境形势的日益严峻,光伏在电力系统中的装机容量不断增加,而基于混合储能的光储发电系统不仅可克服光伏发电功率波动问题,而且能兼顾储能装置能量密度高与功率密度大的优势,因此逐步成为学术研究的热点课题。并网逆变器是光储发电系统的核心装备,其拓扑结构和控制算法直接影响到并网电能质量。相较于传统两电平逆变器,二极管中点箝位型三电平逆变器具有功率器件承压小,并网电流谐波畸变率和开关损耗低等优点,然而,功率开关器件仍是系统最薄弱的部件,一旦发生故障会威胁整个系统的安全运行。为此,本文以含混合储能的光储发电系统为研究对象,重点研究了正常运行及单桥臂故障时容错逆变器的并网控制,以期实现故障前逆变器高性能并网运行和故障后逆变器稳定可靠的容错并网运行。论文具体内容如下:(1)研究含有混合储能的光储发电系统总体结构,分析各单元工作特性。建立光储发电系统各单元数学模型,包括光伏阵列、蓄电池和超级电容,并分析研究各自的输出特性。研究各部分变流器结构和控制算法,分别讨论光伏升压Boost变换器的工作模式及控制方法,储能双向DC/DC变换器模型预测控制方法。其中,光伏发电系统的最大功率跟踪控制选用扰动观...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 光伏并网发电技术研究现状
        1.2.1 并网逆变器容错拓扑结构
        1.2.2 正常运行模式下并网逆变器的研究现状
        1.2.3 容错运行模式下并网逆变器的研究现状
    1.3 储能技术发展现状
        1.3.1 混合储能系统拓扑研究现状
        1.3.2 光储发电系统能量管理研究现状
    1.4 论文主要研究内容
2 光伏-混合储能联合发电系统
    2.1 光伏-混合储能发电系统结构
    2.2 光伏发电系统建模与控制
        2.2.1 光伏发电单元的特性
        2.2.2 光伏发电系统控制策略
    2.3 混合储能系统模型与结构
        2.3.1 蓄电池与超级电容器数学模型
        2.3.2 双向DC/DC变换器数学模型及控制策略
        2.3.3 混合储能系统能量管理
    2.4 Matlab仿真验证
        2.4.1 光伏发电系统仿真分析
        2.4.2 混合储能系统仿真分析
    2.5 小结
3 常规NPC三电平光伏并网逆变器模型预测控制研究
    3.1 二极管中点箝位型逆变器拓扑结构及运行原理
    3.2 二极管中点箝位型逆变器数学模型
    3.3 基于快速矢量选择的NPC三电平逆变器模型预测控制
        3.3.1 NPC三电平逆变器的传统模型预测控制
        3.3.2 NPC三电平逆变器的快速矢量选择模型预测控制
        3.3.3 控制器的延时补偿
    3.4 两级式光伏并网系统仿真分析
        3.4.1 直流侧电容中点电位平衡控制
        3.4.2 快速矢量选择模型预测控制效果
    3.5 小结
4 理想电网情况下光储发电系统协调控制策略
    4.1 容错型NPC三电平逆变器拓扑结构及数学模型
        4.1.1 NPC三电平容错逆变器拓扑及运行模式
        4.1.2 NPC三电平容错逆变器数学模型
    4.2 容错型NPC三电平逆变器并网控制策略
    4.3 光储发电系统的协调控制
    4.4 三相光储并网发电系统仿真分析
        4.4.1 理想电网下并网逆变器容错性验证
        4.4.2 理想电网下协调控制策略验证
    4.5 小结
5 不平衡电网下并网逆变器的故障穿越限流模型预测控制
    5.1 不平衡电网下容错型NPC逆变器瞬时功率分析
    5.2 不平衡电网下NPC并网逆变器的控制方案
        5.2.1 不平衡电网下控制目标及功率补偿量计算
        5.2.2 不同控制目标下参考电流分析
        5.2.3 不平衡电网下并网电流限幅
    5.3 不平衡电网下NPC并网逆变器的模型预测控制
    5.4 不平衡电网下仿真分析与验证
        5.4.1 不同控制目标下限流措施验证
        5.4.2 功率-电流的协调控制
    5.5 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3842418