两级式光伏储能并离网控制技术研究

发布时间：2017-06-28 12:01

  本文关键词：两级式光伏储能并离网控制技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源的短缺和环境污染日益严重,新能源的开发及利用逐渐成为各国研究的热点,特别是在分布式发电领域。目前,分布式发电对电力系统会产生冲击和负面影响,为了协调分布式光伏发电系统对电网带来的利弊,微电网系统成为各国研究热点。微电网系统不仅能给用户带来经济效益,还能提高电力系统运行的可靠性及灵活性。为了适应国内和国际光伏发电市场的需求,以两级式光伏储能并离网控制技术作为研究对象,分析设计作为电力电子变换装置的并离网逆变器,从系统拓扑结构、模型分析、控制策略、切换策略等方面,详细阐述了两级式光伏储能并离网的相关技术。首先结合实际的微电网电源接口功能和技术需要,选择合适的逆变器拓扑结构,阐述并离网逆变器的工作原理,根据系统运行环境及功能,设计工作状态。并分析微网系统研究重点,结合常用孤岛检测方法,设计适合并离网逆变器的周期性扰动AFD孤岛检测方法,研究适合的并网和离网模式切换策略。其次将系统结构分为前级直流变换器和后级逆变器,并分别研究其控制方案。先建立Buck变换器小信号模型,验证应用于前级直流降压的可行性,并设计控制方案,解决Buck三电平变换器分压电容均压问题；将前级应用于光伏系统中,设计MPPT控制策略,在完善前级控制策略的基础上,完成仿真验证。后级逆变器分析过程与前级类似,根据模型研究分析工作原理,设计输出滤波器,分别完善并网和离网模式控制策略,当并网模式作为电流源工作时,采用电流内环加母线电压环的控制策略,母线电压环输出电流给定值控制并网馈电或整流充电,当离网模式作为电压源工作时,采用输出瞬时电压外环加电流内环的控制策略,实现给负载稳定供电,结合模式切换策略,实现仿真验证。最后根据上述理论研究,设计可以应用于微网系统的并离网逆变器；详述系统设计性能指标,结合2KW逆变器硬件平台,设计软件控制系统,并完善系统前后级保护功能,保证平台的安全性,对前面设计的控制策略进行实验验证,并就重点实验波形详细分析,得出结论。完成上述任务后,总结工作过程及结果,针对课题存在的问题和完成的情况,对今后研究工作进行展望。
【关键词】：微电网 光伏发电 储能 两级式 二电平直流变换器 并离网逆变器 最大功率扫描 孤岛检测 平滑切换
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及选题意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 论文选题意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势13-16
• 1.2.1 微网储能国内外现状及发展趋势13-14
• 1.2.2 并离网逆变器国内外现状及发展趋势14-15
• 1.2.3 Buck三电平变换器国内外现状及发展趋势15-16
• 1.3 本文所做的工作及创新点16-18
• 1.3.1 本文主要工作16-17
• 1.3.2 本文创新点17-18
• 第2章 并离网系统结构分析及控制策略研究18-31
• 2.1 系统拓扑结构详解18-21
• 2.1.1 光伏系统拓扑结构现状18-20
• 2.1.2 并离网系统结构详解20-21
• 2.2 并离网系统工作状态设计21-23
• 2.3 孤岛检测设计和实现23-26
• 2.4 并网与离网切换控制策略26-30
• 2.4.1 电压突变的分析及解决方法27-28
• 2.4.2 离网模式切换至并网模式28-29
• 2.4.3 并网模式切换至离网模式29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 直流变换器模型及控制方案31-47
• 3.1 Buck三电平变换器模型31-39
• 3.2 三电平直流变换器控制方案39-40
• 3.2.1 控制方法39-40
• 3.2.2 分压电容均压问题的解决40
• 3.3 三电平直流变换器优点40-42
• 3.4 系统前级MPPT设计与实现42-43
• 3.5 前级直流变换器仿真分析43-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第4章 双向逆变器模型与控制策略研究47-62
• 4.1 并离网双向逆变器模型47-49
• 4.1.1 逆变器并网工作模式模型47-49
• 4.1.2 逆变器离网工作模式模型49
• 4.2 逆变器工作原理及调制方式49-50
• 4.3 逆变器输出滤波器设计50-53
• 4.4 并离网双向逆变器控制策略53-58
• 4.4.1 逆变器并网工作模式控制策略53-57
• 4.4.2 逆变器离网工作模式控制策略57-58
• 4.5 后级逆变器仿真分析58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 基于DSP的系统设计及实验验证62-79
• 5.1 系统设计性能指标62-63
• 5.2 基于DSP软件系统设计63-66
• 5.2.1 DSP控制芯片介绍及应用63-64
• 5.2.2 软件系统设计64-66
• 5.3 系统保护功能设计66-69
• 5.3.1 前级保护功能设计67-68
• 5.3.2 后级保护功能设计68-69
• 5.4 试验结果分析69-77
• 5.4.1 两级系统调制波形测试结果69-70
• 5.4.2 前级DC-DC实验波形70-71
• 5.4.3 后级离网和并网实验波形71-74
• 5.4.4 孤岛检测实验波形74-75
• 5.4.5 并网与离网切换实验波形75-77
• 5.5 本章小结77-79
• 结论与展望79-81
• 结论79
• 展望79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果86

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本文编号：493729