小型风光互补并网发电系统的研究与设计

发布时间：2017-05-04 01:12

  本文关键词：小型风光互补并网发电系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风能和太阳能在时间上有良好的互补特性,这使得风光互补发电系统相对于单独的光伏发电系统或者风力发电系统有更强的环境适应能力,更高的能源使用效率以及更低的综合开发成本,对于解决世界能源与环境问题具有现实意义。因而对风光互补发电系统的研究也得到越来越多的关注。本课题以风光互补发电技术为背景,展开对小型并网系统的研究,主要工作有如下几个方面：1.基于提出的共直流母线式并网型风光互补发电系统拓扑结构,对系统主要组成部分的工作原理、特性进行研究。结合实际光伏电池与风力发电机参数,在MATLAB/Simulink环境下分别搭建光伏发电、风力发电系统模型,模拟不同光照强度、温度和风速条件下子系统输出特性。2.分别研究光伏、风电系统最大功率跟踪控制方法,针对光照强度、风速不断变化的特点提出运用优化的变步长扰动观测法对功率进行跟踪,保障系统能够最大程度利用风能和太阳能。通过MATLAB仿真实验对功率控制算法进行对比验证。对于变桨距风力发电机组,加入桨距角控制以调节风电系统的输出功率。3.对并网逆变器控制策略进行研究,在并网电流的控制上,结合光伏和风电子系统输入不断变化的特性,且考虑到采样时延、DSP滞后一拍控制的影响,提出一种改进的预测型无差拍控制方法,用以提高逆变器效率,改善并网电流谐波。4.搭建系统整体仿真模型,并设计一套3kW并网型风光互补发电系统样机。自主设计样机的并网逆变控制器,对其硬件与软件实现方法进行详细设计分析。5.通过样机并网工作时的实验记录数据分析其运行性能,结合样机自身参数、所处的环境参数计算系统发电量相关数据及运行成本,并对其经济性进行评估。通过第三方检测机构对自主设计的逆变控制器进行了环境测试和部分EMC项目测试。样机运行良好,验证了设计的合理性。
【关键词】：风光互补 并网型 最大功率跟踪 逆变控制器 试验样机
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM61
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 研究背景14
• 1.2 光伏与风电发展现状14-16
• 1.3 风光互补发电系统16
• 1.4 研究现状16-19
• 1.5 主要研究内容19-21
• 第2章 系统构成与工作特性分析21-32
• 2.1 并网型WPHGS结构21
• 2.2 光伏发电系统21-24
• 2.2.1 光伏发电原理21-22
• 2.2.2 光伏阵列工作特性22-24
• 2.3 风力发电系统24-29
• 2.3.1 风力机的能量转换25-27
• 2.3.2 传动装置27-28
• 2.3.3 发电机模型28
• 2.3.4 变桨距机构28
• 2.3.5 风力发电机组输出特性28-29
• 2.4 DC-DC变换器29-30
• 2.5 整流器与并网逆变器30-31
• 2.5.1 整流器30-31
• 2.5.2 并网逆变器31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 光伏与风电系统的控制32-47
• 3.1 光伏系统MPPT控制32-39
• 3.1.1 跟踪原理32-33
• 3.1.2 MPPT算法33-36
• 3.1.3 仿真建模36-39
• 3.2 风力发电机的控制39-46
• 3.2.1 风力发电的控制目标39-40
• 3.2.2 MPPT控制40-42
• 3.2.3 桨距角控制42-43
• 3.2.4 仿真建模43-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 并网逆变器的控制与优化47-54
• 4.1 主电路结构与工作原理47-48
• 4.2 并网电流控制方法48-51
• 4.3 逆变器改进的复合控制方法51-52
• 4.4 逆变器仿真分析52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 系统仿真与样机搭建54-68
• 5.1 WPHGS系统仿真54-56
• 5.2 试验样机56-58
• 5.3 控制器硬件设计58-64
• 5.3.1 辅助电源58-59
• 5.3.2 信号采样电路设计59-62
• 5.3.3 A/D转换设计62
• 5.3.4 驱动电路62-63
• 5.3.5 人机交互与通讯方式63-64
• 5.4 软件设计64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 样机性能评价68-76
• 6.1 运行性能68-73
• 6.2 经济性能73-74
• 6.3 逆变控制器测试74-75
• 6.4 本章小结75-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-83
• 硕士期间参与的项目和发表的论文83

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