光伏并網(wǎng)發(fā)電和無功補(bǔ)償綜合控制技術(shù)研究

【摘要】：隨著能源緊缺、環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)峻，清潔的可再生能源的開發(fā)和利用引起了全球范圍內(nèi)的重視。近年來太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能資源有效利用的重要方式之一，已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展。然而隨著大量的發(fā)電裝置并網(wǎng)發(fā)電，電能中含有大量的諧波造成了并網(wǎng)點(diǎn)的電網(wǎng)電壓和電流畸變。這會影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量是一種污染。本文提出了一種新的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)光伏逆變器主電路拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，研究光伏發(fā)電并網(wǎng)控制、無功補(bǔ)償和有源濾波有效結(jié)合的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，而且系統(tǒng)在發(fā)電的同時還對電網(wǎng)無功和諧波補(bǔ)償或抑制，從而提高電能質(zhì)量。 在光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方面，研究光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和并網(wǎng)控制，太陽能電池最大功率點(diǎn)跟蹤算法，諧波檢測與抑制，孤島檢測和無功電流檢測。本文的重點(diǎn)是瞬時無功功率補(bǔ)償和諧波抑制，最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，孤島檢測技術(shù)，以實現(xiàn)光伏發(fā)電和無功功率補(bǔ)償?shù)慕y(tǒng)一控制。光伏發(fā)電根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤，分析光伏陣列在不同的溫度與日照強(qiáng)度下，太陽能電池的輸出功率與V-I特性是強(qiáng)非線性的。 本文提出了功率前饋?zhàn)儾介L控制擾動觀測MPPT的改進(jìn)方法。對于孤島檢測問題，建立了基于電壓正反饋和頻率正反饋孤島檢測方法的數(shù)學(xué)模型。依據(jù)瞬時功率理論基礎(chǔ)的方法，進(jìn)行無功補(bǔ)償控制策略和諧波電流檢測方法的研究。設(shè)計光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，最終研制了系統(tǒng)實驗樣機(jī)。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)即可以提供有功功率，也可以進(jìn)行無功功率補(bǔ)償和抑制諧波。通過系統(tǒng)仿真和實驗研究驗證了系統(tǒng)方案是有效和可行的。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電 無功補(bǔ)償 最大功率點(diǎn)跟蹤 孤島檢測 諧波抑制
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TM761.12
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀11-12
• 1.3 光伏并網(wǎng)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-22
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分類13-15
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤15-16
• 1.3.3 孤島效應(yīng)檢測16-19
• 1.3.4 無功檢測與補(bǔ)償控制19-21
• 1.3.5 諧波電流檢測與抑制21-22
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與建模24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求24-25
• 2.2.1 電網(wǎng)對逆變器的要求25
• 2.2.2 光伏陣列模塊對逆變器的要求25
• 2.3 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)25-27
• 2.3.1 單級式并網(wǎng)逆變器拓?fù)?/span>25-26
• 2.3.2 兩級式并網(wǎng)逆變器拓?fù)?/span>26
• 2.3.3 多級式并網(wǎng)逆變器拓?fù)?/span>26-27
• 2.4 逆變器建模與控制模式分析27-32
• 2.4.1 開關(guān)模型27-28
• 2.4.2 平均模型28-31
• 2.4.3 控制模式分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 光伏陣列特性分析和最大功率跟蹤算法研究34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 光伏陣列特性分析34-37
• 3.2.1 光伏陣列等效模型34-35
• 3.2.2 特性分析35-37
• 3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤算法分析37-40
• 3.3.1 傳統(tǒng)的擾動觀測法38
• 3.3.2 一種改進(jìn)的擾動觀測法分析38-40
• 3.4 仿真研究40-45
• 3.4.1 太陽能模塊串并聯(lián)對I-V特征影響41-42
• 3.4.2 輻射和溫度對I-V特征的影響42-43
• 3.4.3 MPPT仿真分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 孤島效應(yīng)檢測技術(shù)研究46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 孤島檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及特性分析47-50
• 4.2.1 孤島檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)47-48
• 4.2.2 孤島效應(yīng)特性分析48-50
• 4.3 基于dq變換的正反饋方法分析50-54
• 4.3.1 電壓正反饋51-52
• 4.3.2 頻率正反饋52-54
• 4.4 仿真研究54-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 光伏并網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)研究60-82
• 5.1 引言60
• 5.2 瞬時無功功率理論分析60-65
• 5.3 基于p-q法的無功補(bǔ)償控制分析65-70
• 5.3.1 逆變器輸出電壓和電流控制65-67
• 5.3.2 逆變器輸出無功功率控制67-69
• 5.3.3 逆變器輸出有功功率控制69
• 5.3.4 參考電流控制69-70
• 5.4 仿真研究70-81
• 5.4.1 逆變器并網(wǎng)工作分析72-75
• 5.4.2 逆變器無功補(bǔ)償分析75-77
• 5.4.3 逆變器諧波電流補(bǔ)償分析77-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 光伏并網(wǎng)逆變器實驗裝置設(shè)計82-100
• 6.1 引言82
• 6.2 數(shù)字信號控制板設(shè)計82-89
• 6.2.1 主控器選型82-83
• 6.2.2 CPLD功能設(shè)計83-86
• 6.2.3 外圍通信模塊86-87
• 6.2.4 EEPROM存儲模塊87-88
• 6.2.5 外部RAM存儲模塊88
• 6.2.6 其它功能模塊88-89
• 6.3 信號采集和調(diào)理電路設(shè)計89-93
• 6.3.1 電壓、電流傳感器選型90
• 6.3.2 電壓、電流測量電路90-91
• 6.3.3 斷相保護(hù)測量電路91
• 6.3.4 模擬信號調(diào)理電路91
• 6.3.5 繼電器保護(hù)電路91-93
• 6.4 光伏并網(wǎng)逆變器實驗裝置93-94
• 6.5 最大功率點(diǎn)跟蹤實驗研究94-95
• 6.6 無功補(bǔ)償實驗研究95-96
• 6.7 諧波電流補(bǔ)償實驗研究96-98
• 6.8 本章小結(jié)98-100
• 第七章 結(jié)論100-102
• 7.1 課題主要研究工作100-101
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)101
• 7.3 進(jìn)一步的研究工作101-102
• 參考文獻(xiàn)102-114
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果114-116
• 致謝116

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