新能源发电系统并网变流器环节通用化建模研究

发布时间：2017-10-22 14:31

  本文关键词：新能源发电系统并网变流器环节通用化建模研究

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【摘要】：传统能源的不断枯竭以及带来的污染问题已经成为当今社会的热议话题,而电能又是经济社会发展的重要动力,因此世界各国对于新电力能源的开发和利用都愈发重视。不同的新能源发电系统都有着不同的并网方式,常见的中间并网换流环节有交直交并网,逆变并网,直流环节+逆变并网等。本文着重对新能源发电系统中的并网变流环节进行了研究,试图找出不同种类新能源发电系统在并网环节过程中的共通之处,并利用这些共通之处建立一种适用于不同的新能源发电系统间的通用化并网模型。论文总结归纳了不同新能源发系统的并网结构和方式,重点研究了风力发电、光伏发电以及储能电池发电系统,其中储能系统主要作为风力以及光伏系统互补发电系统；分别搭建了风力发电,光伏发电和储能发电系统的电磁暂态数学模型,然后对搭建的模型在Matlab/Simulink软件中进行了仿真,仿真结果中的相关参数和设计参考值相一致,验证了所建模型的正确性。在分析研究了三种典型新能源发电系统模型的基础上,论文基于开关切换的思想,搭建了适用于风力发电,光伏发电和储能电池发电系统的通用化并网模型；当不同种类的新能源接入或者采用不同的控制策略时,通过控制开关的开断进行不同的并网模型及其控制策略的选择；并利用光储混合算例和风光储混合算例在Matlab/Simulink软件中对所搭建的通用化并网模型进行仿真验证,仿真结果显示采用通用化模型与单个系统模型时的仿真结果相吻合,因此能够证明所建立的通用化模型能够满足新能源发电系统的并网要求。考虑到在大规模电力系统仿真实验中,通常只关注并网变流环节的输入输出状态,而不拘泥于电力电子器件的内部详细模型,此外电磁暂态模型的仿真时间较长,因此本文进一步提出了基于机电暂态的通用化并网模型；为了对机电暂态模型进行探索,搭建储能发电系统的“源变”统一模型,并在DIgSILENT软件中对模型进行了仿真,仿真结果能够快速跟踪控制设置参数,表明了机电暂态建模在通用化并网模型中具有快速性以及可行性。
【关键词】：新能源 并网环节 通用化模型 仿真
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 变流器建模研究10-11
• 1.2.2 源侧统一化建模研究11-13
• 1.2.3 国内外研究现状总结13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 第二章 新能源发电系统的典型结构15-23
• 2.1 风力发电系统15-17
• 2.1.1 双馈风机风力发电系统15-16
• 2.1.2 直驱风机风力发电系统16-17
• 2.2 光伏发电系统17-19
• 2.2.1 单级式17-18
• 2.2.2 双极式18-19
• 2.3 电池储能系统19-20
• 2.4 其他新能源发电系统20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 典型新能源发电系统并网模型23-46
• 3.1 电力电子变流器模型23-28
• 3.1.1 逆变器模型23-25
• 3.1.2 DC/DC模型25-28
• 3.2 风力发电系统及其并网模型28-38
• 3.2.1 双馈风机模型28-33
• 3.2.2 直驱风机模型33-34
• 3.2.3 并网模型34-36
• 3.2.4 算例仿真36-38
• 3.3 光伏发电系统及其并网模型38-41
• 3.3.1 光伏电池模型38-39
• 3.3.2 并网模型39-40
• 3.3.3 算例仿真40-41
• 3.4 储能发电系统及其并网模型41-45
• 3.4.1 蓄电池模型42-43
• 3.4.2 并网模型43-44
• 3.4.3 算例仿真44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 典型新能源发电系统并网通用化模型46-60
• 4.1 通用化模型结构47-52
• 4.1.1 逆变器有功控制模型49-50
• 4.1.2 逆变器无功控制模型50-51
• 4.1.3 DC/DC控制模型51-52
• 4.2 通用化模型建立52-54
• 4.3 算例仿真54-59
• 4.3.1 光储适应性仿真分析54-57
• 4.3.2 风光储适应性仿真分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 基于机电暂态模型的通用化并网建模研究60-68
• 5.1 电磁暂态与机电暂态区别60-61
• 5.2 基于变流器机电暂态的并网模型61-63
• 5.3 源侧和变流器环节统一的并网模型63-67
• 5.3.1 模型建立63-64
• 5.3.2 算例仿真64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 作者攻读硕士学位期间取得的研究成果75

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本文编号：1078822