光伏電源模型及其工程簡化研究

【摘要】：近年來,光伏發(fā)電以其清潔、可再生等優(yōu)勢,在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。伴隨大量并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入,其對電網(wǎng)的影響日益顯著,故亟需對其展開詳細(xì)的研究,而基礎(chǔ)則顯然是對其模型的研究。鑒于光伏發(fā)電系統(tǒng)詳細(xì)理論模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜,仿真計算時需要多次迭代,故若對每個光伏發(fā)電系統(tǒng)均采用詳細(xì)理論模型,可能會產(chǎn)生計算效率低與數(shù)值穩(wěn)定性差等問題。因此,研究光伏發(fā)電系統(tǒng)工程簡化模型顯得尤為必要。本文分別從光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)功能等效的角度與外部電壓電流輸出特性等效的角度出發(fā),提出了三種工程等效簡化模型建模方法:(1)基于功能等效的光伏發(fā)電系統(tǒng)工程簡化模型(模型Ⅰ)建模方法。將光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流部分和逆變器及其控制部分從功能等效的角度進(jìn)行等效簡化。其中,直流部分由光伏陣列及MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)構(gòu)成,等效簡化為最大出力計算模型;逆變器及其控制部分的功能是實(shí)現(xiàn)有功無功的解耦控制,等效簡化為受控電壓源及控制模塊。(2)基于函數(shù)控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)工程簡化模型(模型Ⅱ)建模方法。通過基于對光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)外特性特性的分析,將動態(tài)模型等效轉(zhuǎn)換為一個具有二階動態(tài)電路特性的受控電壓源模型。該動態(tài)等效模型只需要利用光照強(qiáng)度、溫度以及故障信息作為輸入量,以獲得故障前后的穩(wěn)態(tài)輸出電流,并在確定其動態(tài)電路的相關(guān)參數(shù)后完成整個模型的建立。(3)基于電壓源模型的光伏發(fā)電系統(tǒng)工程簡化模型(模型Ⅲ)建模方法。首先根據(jù)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與故障信息,計算短路前后光伏發(fā)電系統(tǒng)的端口電壓與電流,進(jìn)而求取等效電路的相關(guān)參數(shù),最終獲得其恒壓源串聯(lián)阻抗形式的等效簡化模型?；贛atlab/Simulink平臺搭建了光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真模型,其中光伏發(fā)電系統(tǒng)模型分別采用了詳細(xì)理論模型與三種工程等效簡化模型。仿真結(jié)果表明,簡化模型均具有與詳細(xì)理論模型相似的輸出特性,并可有效提高仿真效率,具有良好的工程實(shí)用價值。同時,三種模型的性能各有側(cè)重,在進(jìn)行工程應(yīng)用時,可根據(jù)不同的要求與條件,選取相應(yīng)的簡化模型,以獲得最理想的效果。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 簡化模型 功能等效 函數(shù)控制 電壓源模型
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 光伏發(fā)電技術(shù)相關(guān)理論研究進(jìn)展11-13
• 1.2.2 光伏發(fā)電技術(shù)相關(guān)工程研究進(jìn)展13-14
• 1.3 課題的研究思路14
• 1.4 本文所做的工作14-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)理論模型16-27
• 2.1 光伏電池數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制方法17-21
• 2.2.1 恒壓法18
• 2.2.2 爬山法18-19
• 2.2.3 擾動觀察法19-20
• 2.2.4 電導(dǎo)增量法20-21
• 2.3 逆變器控制策略21-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出特性分析27-36
• 3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出特性分析27-31
• 3.1.1 電網(wǎng)故障前的穩(wěn)態(tài)外特性27-28
• 3.1.2 電網(wǎng)故障后的穩(wěn)態(tài)外特性28-31
• 3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)輸出特性分析31-34
• 3.2.1 電流內(nèi)環(huán)31-33
• 3.2.2 電壓外環(huán)33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)工程等效模型研究36-45
• 4.1 基于功能等效的光伏發(fā)電系統(tǒng)等效簡化模型36-39
• 4.1.1 直流系統(tǒng)的簡化36
• 4.1.2 逆變系統(tǒng)的簡化36-39
• 4.1.3 簡化模型設(shè)計39
• 4.2 基于函數(shù)控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)等效簡化模型39-42
• 4.3 基于電壓源模型的光伏發(fā)電系統(tǒng)等效簡化模型42-44
• 4.3.1 三相短路42
• 4.3.2 兩相短路42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 光伏發(fā)電系統(tǒng)等效簡化模型仿真分析45-50
• 5.1 不同氣象條件下輸出電流的對比45-46
• 5.2 動態(tài)過程中短路電流的對比46-48
• 5.3 本章小結(jié)48-50
• 第6章 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 主要工作50-51
• 6.2 需要繼續(xù)進(jìn)行的研究工作51-52
• 參考文獻(xiàn)52-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文59-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作60-61
• 致謝61

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