光伏電站并網(wǎng)的半實物混合仿真

【摘要】：摘要：近年來,隨著全球?qū)Ω纳粕鷳B(tài)環(huán)境的日益重視,利用可再生能源進行發(fā)電是勢不可擋的未來趨勢。太陽能發(fā)電的電量受天氣、地域等因素影響較大,具有間歇性、周期性、波動性等特點。光伏電站并網(wǎng)發(fā)電后對電網(wǎng)的經(jīng)濟運行、穩(wěn)定控制及配電網(wǎng)的運行和設(shè)計等方面提出了更高的要求。在研究和分析光伏并網(wǎng)對電網(wǎng)影響的實驗中,若采用真實的光伏電站進行系統(tǒng)的實驗研究,不僅成本高、條件受限,并且在大多數(shù)情況下難以達到預(yù)期的測量與試驗結(jié)果。若采用全數(shù)字仿真平臺搭建模型進行研究,則完全脫離了對實際硬件的依賴,結(jié)果過于理想,其結(jié)果不能對控制器軟件的實時參量進行評價。同時由于開關(guān)元器件的存在,將導(dǎo)致系統(tǒng)的仿真時間過長。 混合仿真技術(shù)則是一種先進的仿真技術(shù)它結(jié)合了數(shù)字仿真和物理模擬的優(yōu)點,利用了先進的實時仿真軟件,可以模擬各種工作條件,結(jié)合硬件在環(huán)(Hardware In Loop,簡稱HIL)技術(shù),可以快速地觀測參數(shù)修改后系統(tǒng)的響應(yīng)變化,提高了仿真的可信度。HIL半實物仿真,用實時的數(shù)學(xué)模型來模擬被控對象,并與真實的控制器連接,進行整個系統(tǒng)的實時仿真測試。半實物仿真可以減少設(shè)計時間、開發(fā)周期和測試成本,可以進行更多更好的測試。 首先,本文介紹了光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),以及系統(tǒng)的工作原理和控制策略。根據(jù)系統(tǒng)的原理建立了系統(tǒng)的整體模型,包括光伏陣列的模型和三相PWM逆變器的模型。 然后,針對電網(wǎng)三相電壓對稱跌落的情況,分析了光伏電站在電網(wǎng)電壓跌落故障時的動態(tài)性能和低電壓穿越能力。采用了直流側(cè)帶有卸荷電路的低電壓穿越保護方案,分析了卸荷電阻參數(shù)的選取原則及卸荷電路的投切策略。 最后,設(shè)計了光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)HIL半實物仿真平臺的整體結(jié)構(gòu),包括RT-LAB實時仿真模型和DSP控制器,并且進行了平臺的實驗驗證。首先進行離線仿真驗證Simulink中仿真模型的正確性；接著進行半實物混合仿真,對電網(wǎng)正常和故障兩種狀態(tài)進行了實驗分析,實驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)控制策略和低電壓策略的正確性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng) 硬件在環(huán) RT-LAB 低電壓穿越
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)概述13-14
• 1.4 低電壓穿越技術(shù)14-15
• 1.5 實時仿真系統(tǒng)15-19
• 1.5.1 半實物實時仿真技術(shù)15-17
• 1.5.2 RT-LAB實時仿真系統(tǒng)簡介17-19
• 1.6 本文主要內(nèi)容19-21
• 2 光伏電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)21-33
• 2.1 光伏電池的工作原理與特性21-24
• 2.1.1 光伏電池的工作原理21-22
• 2.1.2 光伏電池的特性22-24
• 2.2 光伏電站并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)24
• 2.3 光伏電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略24-31
• 2.3.1 光伏陣列的MPPT控制策略25
• 2.3.2 并網(wǎng)逆變器的控制策略25-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 3 光伏電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模33-41
• 3.1 光伏發(fā)電陣列的數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.1.1 光伏電池的理想模型33
• 3.1.2 光伏電池的工程模型33-35
• 3.1.3 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型35
• 3.2 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型35-39
• 3.2.1 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型36
• 3.2.2 采用開關(guān)函數(shù)描述的VSR數(shù)學(xué)模型36-38
• 3.2.3 采用占空比函數(shù)描述的VSR一般數(shù)學(xué)模型38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 4 電網(wǎng)故障狀態(tài)下的光伏電站性能研究41-47
• 4.1 低電壓穿越概念及其并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)41
• 4.2 低電壓穿越方案分析41-42
• 4.3 基于卸荷電路的低電壓穿越技術(shù)42-45
• 4.3.1 卸荷電阻的計算44
• 4.3.2 卸荷電路的控制策略44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 5 光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)硬件在環(huán)平臺47-63
• 5.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)硬件平臺的結(jié)構(gòu)47-48
• 5.2 光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)實時仿真模型48-53
• 5.2.1 主電路模型48-50
• 5.2.2 實時仿真模型的編輯50-53
• 5.3 RT-LAB目標(biāo)機53-55
• 5.4 DSP控制器55-62
• 5.4.1 硬件電路55-57
• 5.4.2 軟件部分57-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 6 光伏電站系統(tǒng)HIL半實物仿真平臺的實驗驗證63-77
• 6.1 離線仿真63-71
• 6.1.1 電網(wǎng)正常時光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)仿真65-68
• 6.1.2 電網(wǎng)故障時光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)仿真68-71
• 6.2 RT-LAB系統(tǒng)調(diào)試71-72
• 6.3 半實物仿真實驗結(jié)果72-76
• 6.3.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的實驗結(jié)果73-74
• 6.3.2 電網(wǎng)電壓跌落故障的實驗結(jié)果74-76
• 6.4 本章小結(jié)76-77
• 7 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 總結(jié)77
• 7.2 展望77-79
• 參考文獻79-83
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-87
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集87

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