光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究

【摘要】：隨著全球范圍內(nèi)能源緊缺和安全問題的日益突出,可再生能源的利用引起廣泛的重視。大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電是充分利用太陽能的一種有效方式,而光伏并網(wǎng)發(fā)電中的功率調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量、電壓穩(wěn)定和無功補償問題一直是人們關(guān)注的熱點問題。光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PVPC(Photovoltaic grid-connected Power Conditioner)利用光伏并網(wǎng)逆變主電路的特點,將光伏并網(wǎng)的發(fā)電控制與無功補償、有源濾波相結(jié)合,在有效地進行光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時,還可以對電網(wǎng)中的無功和諧波進行補償或抑制,進而提高電網(wǎng)供電質(zhì)量和能力,并減少線路損耗,該系統(tǒng)的使用可以節(jié)省相應(yīng)設(shè)備的投資,拓寬了光伏并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用范圍,具有廣闊的發(fā)展前景。 文中深入研究PVPC的理論、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、太陽電池最大功率點跟蹤、諧波及無功電流檢測、并網(wǎng)功率的控制和孤島效應(yīng)的識別等,研制容量為30KVA的光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)樣機,在光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計和控制、瞬時無功補償和諧波抑制、最大功率跟蹤和孤島效應(yīng)識別等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域均獲得滿意成果,很好地實現(xiàn)了光伏并網(wǎng)發(fā)電與無功補償?shù)慕y(tǒng)一控制。 本文的主要研究內(nèi)容有: 一、PVPC系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 深入分析光伏并網(wǎng)逆變器和有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點,結(jié)合并聯(lián)型APF控制原理,提出了具有無功補償功能的三相PVPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立PVPC在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,分析了PVPC的工作機理和動態(tài)特性。 設(shè)計光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)器的主電路,對交流側(cè)并網(wǎng)濾波電抗器和直流側(cè)儲能電容的選擇提出了基于工程設(shè)計的計算方法,并詳細(xì)分析了主電路結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。 二、瞬時無功和諧波電流的檢測和控制 根據(jù)瞬時無功功率理論,提出了基于DSP數(shù)據(jù)處理器的瞬時無功和諧波電流的在線檢測算法,有效的無功補償和諧波抑制功能,系統(tǒng)實驗表明,無功補償和諧波抑制的效果良好,反應(yīng)迅速。 三、系統(tǒng)的最大功率跟蹤 光伏陣列的V-I特性與溫度和日照強度有關(guān)且具有強烈的非線性,其最大功率的跟蹤控制一直是光伏系統(tǒng)技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一,本文在深入分析了影響最大功率跟蹤效果的幾種可能原因,研究常規(guī)的PO法和IncCond法之間的本質(zhì)聯(lián)系,針對這兩種方法都無法避免 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 無功補償 有源濾波 最大功率跟蹤 孤島效應(yīng) 群控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 第一章 緒論17-26
• 1．1 國內(nèi)外太陽能發(fā)電利用17-19
• 1．1．1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展17-18
• 1．1．2 國內(nèi)光伏發(fā)電的應(yīng)用前景和展望18-19
• 1．2 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀19-20
• 1．3 并網(wǎng)發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響20-21
• 1．3．1 有源電力濾波器20-21
• 1．3．2 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)21
• 1．4 論文的主要工作21-26
• 第二章 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的理論研究26-42
• 2．1 PVPC的工作原理及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 2．1．1 PVPC的工作原理26-27
• 2．1．2 PVPC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)27
• 2．2 PVPC的數(shù)學(xué)建模27-35
• 2．2．1 abc靜止坐標(biāo)系下的模型28-29
• 2．2．2 基于相量圖的狀態(tài)分析29-30
• 2．2．3 系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖30-31
• 2．2．4 系統(tǒng)參數(shù)影響及電網(wǎng)擾動的補償31-35
• 2．3 PVPC主電路參數(shù)設(shè)計35-39
• 2．3．1 并網(wǎng)電抗的工程設(shè)計35-38
• 2．3．2 直流側(cè)電容的計算與選型38-39
• 2．4 本章小結(jié)39-42
• 第三章 無功電流瞬時檢測及并網(wǎng)功率的合成42-63
• 3．1 負(fù)載電流瞬時無功分量及諧波測量42-47
• 3．1．1 瞬時無功與諧波電流檢測42-46
• 3．1．2 電網(wǎng)電壓同步信號的獲取46-47
• 3．2 光伏陣列最大功率跟蹤47-57
• 3．2．1 光伏陣列輸出功率的變化規(guī)律47-50
• 3．2．2 最大功率跟蹤原理50-51
• 3．2．3 兩種MPPT方法51-55
• 3．2．4 二次電導(dǎo)增量法MPPT55-57
• 3．3 并網(wǎng)指令電流合成57-58
• 3．4 本章小結(jié)58-63
• 第四章 PVPC系統(tǒng)的電流和電壓控制63-82
• 4．1 逆變電流相位變換63-66
• 4．2 交流電流跟蹤控制66-72
• 4．2．1 電流環(huán)結(jié)構(gòu)的簡化66-67
• 4．2．2 比例控制67-68
• 4．2．3 廣義積分PI控制68-72
• 4．3 死區(qū)的影響及其補償72-76
• 4．3．1 死區(qū)的產(chǎn)生及其對電壓波形的影響72-74
• 4．3．2 采用電流反饋的死區(qū)補償74-76
• 4．4 系統(tǒng)的直流電壓控制76-79
• 4．5 本章小結(jié)79-82
• 第五章 孤島效應(yīng)研究82-94
• 5．1 孤島效應(yīng)及其危害82-83
• 5．2 孤島效應(yīng)的分析與判斷83-88
• 5．2．1 負(fù)載對特性對孤島節(jié)點電壓的影響83-87
• 5．2．2 公共節(jié)點電壓判斷87-88
• 5．3 孤島效應(yīng)主動識別方式的改進88-91
• 5．3．1 主動頻率偏移AFD88-89
• 5．3．2 頻差相移AFD實現(xiàn)89-91
• 5．4 本章小結(jié)91-94
• 第六章 大規(guī)模光伏并網(wǎng)的群控94-104
• 6．1 國內(nèi)外大規(guī)模光伏并網(wǎng)的應(yīng)用94-95
• 6．2 大規(guī)模光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計95-98
• 6．2．1 總體設(shè)計原則95-96
• 6．2．2 公共直流母線獨立運行方式96-97
• 6．2．3 基于CAN總線的中央集控方式97
• 6．2．4 基于CAN總線的主從控制方式97-98
• 6．3 群控系統(tǒng)的主從控制方式98-102
• 6．3．1 固定主從FMS(Fixed Master/Slave)模式98-100
• 6．3．2 循環(huán)主從FMS(Rotating Master/Slave)模式100-102
• 6．4 本章小結(jié)102-104
• 第七章 PVPC裝置的研制及實驗研究104-119
• 7．1 控制系統(tǒng)設(shè)計104-110
• 7．1．1 數(shù)字信號處理器TMS320LF2407A特點105
• 7．1．2 控制系統(tǒng)硬件組成105-109
• 7．1．3 遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)109-110
• 7．2 并網(wǎng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程建設(shè)110-111
• 7．3 實驗研究與分析111-117
• 7．3．1 并網(wǎng)電流的跟蹤控制111
• 7．3．2 自動運行及最大功率跟蹤111-113
• 7．3．3 孤島效應(yīng)識別測試113-114
• 7．3．4 無功補償響應(yīng)特性測試114-117
• 7．4 本章小結(jié)117-119
• 第八章 結(jié)束語及今后工作展望119-121
• 8．1 研究工作總結(jié)119
• 8．2 今后的展望119-121
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文121

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單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與MPPT的研究與實現(xiàn)    顧雪霏

雙PWM交流傳動系統(tǒng)中主電路儲能元件設(shè)計    沈安文,萬淑蕓,王離九,趙金

基于Fuzzy推理的自調(diào)整PID控制器    李卓,蕭德云,何世忠

無源和有源濾波器串聯(lián)構(gòu)成的并聯(lián)型綜合電力濾波系統(tǒng)    朱東起,姜新建,馬大銘

光伏水泵系統(tǒng)的最大功率點跟蹤器    余世杰,戰(zhàn)福忠,沈維祥,姜躍煒

光伏水泵系統(tǒng)實驗研究    沈維祥,姜躍煒,戰(zhàn)福忠,余世杰

微處理器控制光伏水泵SPWM變頻器的設(shè)計    曹仁賢,余世杰,秦養(yǎng)浩,徐波

基于CAN總線的功率因素補償系統(tǒng)設(shè)計    周治國,肖佩,程森成,李剛炎

用于三相四線制系統(tǒng)的有源電力濾波器研究    卓放,楊君,王兆安,胡軍飛

低通濾波器對諧波檢測電路的影響    王群，姚為正，王兆安

并聯(lián)型混合濾波器及其濾波特性分析    唐卓堯,任震

具有無功補償功能的并聯(lián)型有源電力濾波器研究    崔勇,朱東柏,劉驥

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的無功及諧波電流檢測與補償    楊立永;王周龍;田紅芳;

三相單級式光伏并網(wǎng)型逆變器的研制    鐘宇明;

基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計    羅隆福;趙劍松;鄧建國;莫旭杰;

靜止同步補償器新型控制方法的研究    畢治軍;

電力系統(tǒng)瞬時功率理論比較研究    黃軍;

單相光伏并網(wǎng)逆變器瞬時電流檢測與補償控制    張強;劉建政;李國杰;

光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)調(diào)度運行的影響    鄭春瑩;謝宇哲;李豐偉;

采用最大功率點跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究    王飛,余世杰,蘇建徽,沈玉梁

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)    汪海寧;蘇建徽;丁明;張國榮;

重視無功補償在節(jié)能工作中的作用    張宏宇;祁犇;

EAST無功補償與濾波系統(tǒng)分析    郭高朋;

強化用電無功補償降本增效    韓朝霞;

無功補償與諧波治理    李電;

冶金行業(yè)0.4 kV配電系統(tǒng)快速濾波無功補償方案設(shè)計    廖子力;彭智;孫繼澤;

淺析農(nóng)網(wǎng)無功補償?shù)膸c辦法及效益分析    汪東華;

基于高頻斬控原理的可控電抗器    顧和榮;趙清林;張純江;

交流異步電動機無功功率補償?shù)募夹g(shù)探討    吳捷;何盎;

三相不平衡負(fù)載無功補償?shù)难芯?nbsp;   黃國棟;楊仁剛;

無功終端智能補償裝置    席波;

無功補償原理及低壓補償裝置簡介    山西 楊德印

無功補償不盡合理 每年損失電量3億    唐寅生

無功補償?shù)摹肮Τ肌?nbsp;   本報記者 鄧立圣　曹凱旋

電網(wǎng)節(jié)能看中無功補償    李青

蒙西電網(wǎng)注入無功補償強心劑    記者 李克信

安鋼100噸轉(zhuǎn)爐6000V無功補償控制系統(tǒng)改造成功    宋志強 董新宇

從電費計算分析無功補償?shù)墓?jié)能意義    江西 楊利明

河北實施八大節(jié)電工程    記者 焦軍利

無功補償 期待“有功”    本報記者 茍慧智武瑜

企業(yè)文化是一種“無功補償”？    王偉力

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

分布式風(fēng)光互補系統(tǒng)控制與最大功率跟蹤策略研究    劉立群

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的分析與研究    王飛

電力系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用    蘇勝新

基于Z源型逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    許頗

高速鐵路同相AT牽引供電系統(tǒng)研究    張秀峰

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實現(xiàn)    吳理博

大功率異步機轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制策略研究    王春杰

電能質(zhì)量綜合調(diào)節(jié)器（UPQC）及其控制策略研究    張國榮

滑模變結(jié)構(gòu)控制在DSTATCOM中的應(yīng)用研究    謝廣志

配電網(wǎng)無功補償技術(shù)的研究與實現(xiàn)    李紅衛(wèi)

基于磁閥式可控電抗器無功補償?shù)难芯?nbsp;   宋朋

供電系統(tǒng)無功補償最優(yōu)技術(shù)與應(yīng)用    漆銘鈞

基于DSP的無功補償裝置的研究與設(shè)計    李輝

基于DSP的晶閘管控制電抗器（TCR）裝置的研制    白路

低壓無功補償在沖擊、波動負(fù)荷中的仿真研究及應(yīng)用    陳奇

基于靜止無功補償器SVC的風(fēng)電機組無功補償?shù)难芯?nbsp;   郭虎奎

功率因數(shù)調(diào)整電費模型與激勵約束機制研究    郭琳霞

配電網(wǎng)無功優(yōu)化補償?shù)脑O(shè)計與實現(xiàn)    李云