分布式光伏并网无功电压控制研究

发布时间：2017-07-25 23:06

  本文关键词：分布式光伏并网无功电压控制研究

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【摘要】：进入二十一世纪以来,由于传统石化能源的枯竭以及环境污染的日益严重,怎样合理开发和有效的利用绿色能源已经成为全世界迫在眉睫的重要课题。太阳能资源具有资源丰富、清洁无污染等优点,越来越受到世界各国人们的重视。光伏发电作为利用太阳能的有效途径,随着并网技术的发展,光伏并网发电的规模越来越大,对电网造成了很多不良影响。本文以两级式三相光伏并网发电系统为研究对象,深入研究了其在电网电压正常及电网电压跌落运行状态下的无功电压控制策略。首先,根据光伏电池的数学模型,在软件MTALAB/Simulink中搭建了光伏电池仿真模型,仿真分析了其输出特性。简要介绍了几种最大功率点跟踪方法,并对本文采用的扰动观察法进行了仿真。分析了三相光伏并网逆变器的工作原理,建立了逆变器在dq坐标系下的数学模型,在此基础上,通过dq变换实现对逆变器输出有功无功的解耦控制。分析了逆变器输出无功功率理论的原理以及光伏系统无功出力的约束条件,探讨了当光伏系统输出有功功率变化对并网点电压的影响,以及光伏系统发出一定量的无功功率对并网点电压的支撑作用。本文设计了电压外环电流内环和PI控制相结合的控制策略,并给出了具体的参数计算方法。并建立了光伏并网系统的仿真模型,实现了光伏逆变器输出有功无功的解耦控制。本文设计了光伏并网系统无功电压控制策略,在电网电压正常时,系统采用最大功率跟踪控制,针对光伏输出有功变化及负荷扰动造成的并网点电压波动,可通过逆变器无功控制稳定并网点电压。在电网电压跌落时,给出一种基于无功电流补偿的无功电压制策略,该控制策略能够充分利用逆变系统的特性,不用增加额外硬件设备就能使光伏系统在电压跌落期间不脱网,并能向电网提供一定量的无功功率,支持电网电压恢复。在电网电压跌落时,对逆变器限流保护后,针对直流侧由于功率不平衡导致直流侧电容电压上升问题,光伏发电系统由最大功率控制模式切换到恒压模式,稳定直流侧电压。
【关键词】：光伏并网 最大功率点跟踪 并网逆变器 无功控制 电压支撑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 选题背景及其意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 电网中无功平衡与电压质量15-16
• 1.4 分布式光伏发电的无功电压控制策略16-17
• 1.5 本论文研究的主要内容17-18
• 第2章 光伏并网基本理论18-28
• 2.1 光伏发电系统概述18-19
• 2.2 光伏电池简介19-21
• 2.2.1 光伏电池的等效模型19-20
• 2.2.2 光伏电池的特性曲线20-21
• 2.3 最大功率点跟踪控制策略21-27
• 2.3.1 电导增量法21
• 2.3.2 恒定电压法21-22
• 2.3.3 扰动观测法22-27
• 2.4 小结27-28
• 第3章 光伏并网逆变器无功控制理论28-36
• 3.1 并网逆变器的数学模型28-31
• 3.2 逆变器无功控制分析31-35
• 3.2.1 逆变器输出无功原理31-33
• 3.2.2 逆变器无功电压支撑分析33-34
• 3.2.3 光伏并网逆变器的无功极限34-35
• 3.3 小结35-36
• 第4章 光伏并网控制系统设计与仿真36-50
• 4.1 光伏并网逆变控制系统设计36-37
• 4.2 并网逆变器37-38
• 4.3 滤波器38-39
• 4.3.1 滤波器分类38
• 4.3.2 滤波器设计38-39
• 4.4 PLL锁相环设计39-40
• 4.5 调节器参数设计40-44
• 4.5.1 电流内环参数设计40-42
• 4.5.2 电压外环参数设计42-44
• 4.6 并网发电系统仿真模型及仿真分析44-49
• 4.7 小结49-50
• 第5章 光伏并网无功电压控制策略50-65
• 5.1 光伏并网系统并网点电压特性50-51
• 5.2 光伏并网在电网电压正常时的无功电压控制策略与仿真分析51-55
• 5.2.1 光伏并网在电网电压正常时的无功电压控制策略51
• 5.2.2 仿真分析51-55
• 5.3 光伏并网在电网电压跌落时的无功电压控制策略与仿真分析55-63
• 5.3.1 光伏并网在电网电压跌落时的无功电压控制策略55-58
• 5.3.2 仿真分析58-63
• 5.4 小结63-65
• 总结与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

【参考文献】

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1 丁明,王敏;分布式发电技术[J];电力自动化设备;2004年07期

2 苏建徽,余世杰,赵为,吴敏达,沈玉梁,何慧若;硅太阳电池工程用数学模型[J];太阳能学报;2001年04期

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本文编号：573683