光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗用能饋型模擬負(fù)載研究

【摘要】：目前,能源短缺環(huán)境污染等問題日益突出,節(jié)能減排勢在必行。能饋型模擬負(fù)載作為新型節(jié)能裝置而得到廣泛應(yīng)用。本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗這一場景,研究一種交直流通用能饋型模擬負(fù)載,實現(xiàn)光伏組件特性、離網(wǎng)逆變器特性同時可測。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗用能饋型模擬負(fù)載實際需求,設(shè)計出前級帶兩個獨(dú)立負(fù)載模擬器、后級共用一個能量回饋單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其中,直流負(fù)載模擬器采用二次型Boost變換電路;交流負(fù)載模擬器采用單相PWM整流電路;能量回饋單元采用單相全橋并網(wǎng)逆變電路。為實現(xiàn)交流負(fù)載模擬功能,單相PWM整流器采用滯環(huán)比較控制,并結(jié)合功率等級、電流紋波限制條件給出PWM整流器交流側(cè)濾波電感參數(shù)和滯環(huán)寬度設(shè)計方法。為實現(xiàn)直流負(fù)載模擬功能,二次型Boost變換器采用電流單閉環(huán)PI控制,根據(jù)光伏組件功率等級和電壓電流紋波系數(shù)要求,設(shè)計二次型Boost變換器主電路參數(shù),同時采用狀態(tài)空間平均法建立二次型Boost變換器小信號數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出功率開關(guān)占空比至輸入電流傳遞函數(shù),并根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)完成PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計。能量回饋單元采用雙閉環(huán)控制,建立雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出參考饋網(wǎng)電流至實際饋網(wǎng)電流傳遞函數(shù)和直流母線參考電壓至實際直流母線電壓傳遞函數(shù),并根據(jù)傳遞函數(shù)特點(diǎn)將其校正為典型系統(tǒng),從而完成控制器參數(shù)設(shè)計。利用Matlab軟件對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗。結(jié)果表明本文設(shè)計的交直流通用能饋型模擬負(fù)載能夠滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗需求,系統(tǒng)能量回收效率最高達(dá)97.7%;交流負(fù)載模擬器和直流負(fù)載模擬器切換時互不影響,實現(xiàn)了交流源直流源同時測試;與基于雙PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制策略相比,基于PI+滯環(huán)比較的雙閉環(huán)控制具有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。 【關(guān)鍵詞】：負(fù)載模擬器 能量回饋 滯環(huán)比較控制 PI控制 雙閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗簡介9-11
• 1.3 目的意義11-12
• 1.4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-21
• 1.4.1 直流能饋型模擬負(fù)載現(xiàn)狀12-15
• 1.4.2 交流能饋型模擬負(fù)載現(xiàn)狀15-18
• 1.4.3 交直流通用能饋型模擬負(fù)載現(xiàn)狀18-19
• 1.4.4 能饋型模擬負(fù)載控制方式現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計22-35
• 2.1 主電路拓?fù)?/span>23-28
• 2.1.1 直流負(fù)載模擬器主電路23-25
• 2.1.2 交流負(fù)載模擬器主電路25-27
• 2.1.3 能量回饋單元主電路27-28
• 2.2 控制方法28-33
• 2.2.1 PID控制原理29-30
• 2.2.2 滯環(huán)比較控制原理30-31
• 2.2.3 單相全橋變換器調(diào)制方式31-33
• 2.3 系統(tǒng)總體方案33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 交流負(fù)載模擬器設(shè)計35-48
• 3.1 單相VSR工作原理35-36
• 3.2 單相VSR滯環(huán)比較控制36-40
• 3.2.1 交流側(cè)濾波電感設(shè)計37-39
• 3.2.2 滯環(huán)控制器設(shè)計39-40
• 3.3 仿真及分析40-47
• 3.3.1 模擬線性負(fù)載41-45
• 3.3.2 模擬非線性負(fù)載45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 直流負(fù)載模擬器設(shè)計48-62
• 4.1 二次型BOOST變換器主電路參數(shù)設(shè)計48-50
• 4.1.1 電感的選取48-49
• 4.1.2 電容的選取49-50
• 4.2 二次型BOOST變換器控制器參數(shù)設(shè)計50-54
• 4.2.1 二次型Boost變換器數(shù)學(xué)模型50-53
• 4.2.2 PI控制器參數(shù)設(shè)計53-54
• 4.3 仿真及分析54-61
• 4.3.1 光伏組件仿真模型54-57
• 4.3.2 系統(tǒng)仿真57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 能量回饋單元設(shè)計62-82
• 5.1 主電路參數(shù)設(shè)計62-68
• 5.1.1 直流母線電容設(shè)計63-66
• 5.1.2 交流側(cè)濾波電感設(shè)計66-68
• 5.2 控制器參數(shù)設(shè)計68-74
• 5.2.1 單相并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型69-70
• 5.2.2 電流環(huán)設(shè)計70-72
• 5.2.3 電壓環(huán)設(shè)計72-74
• 5.3 雙閉環(huán)控制仿真及分析74-76
• 5.4 PI+滯環(huán)比較控制的雙閉環(huán)設(shè)計76-81
• 5.4.1 PI+滯環(huán)比較控制器參數(shù)設(shè)計77-79
• 5.4.2 PI+滯環(huán)比較控制仿真及分析79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 6 實驗仿真及分析82-95
• 6.1 系統(tǒng)總體方案仿真82-89
• 6.1.1 直流負(fù)載模擬器瞬時投入系統(tǒng)83-86
• 6.1.2 交流負(fù)載模擬器瞬時投入系統(tǒng)86-89
• 6.2 系統(tǒng)能量回收效率分析89-93
• 6.2.1 能饋型模擬負(fù)載能效曲線89-93
• 6.2.2 提高能效的基本措施93
• 6.3 本章小結(jié)93-95
• 7 結(jié)論與展望95-96
• 7.1 結(jié)論95
• 7.2 展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-98
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況98-99
• 致謝99

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