分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)參與電壓無(wú)功調(diào)節(jié)的控制策略研究

【摘要】：隨著環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的日益突出,光伏發(fā)電等可再生的清潔能源越來(lái)越受到世界各國(guó)的青睞。在光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中,分散接入配電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)占主導(dǎo)地位。光伏系統(tǒng)出力受環(huán)境影響具有典型的間歇性和不確定性特點(diǎn),使光伏并網(wǎng)逆變器的利用率低,而且易使電網(wǎng)產(chǎn)生電壓越限和波動(dòng)問(wèn)題。隨著電網(wǎng)中光伏滲透率的提高,光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響將會(huì)越來(lái)越大。因此,研究光伏系統(tǒng)并網(wǎng)性能,使光伏電源與電網(wǎng)之間更加友好地協(xié)調(diào)運(yùn)行,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文介紹了當(dāng)前比較成熟的幾種配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)方法,對(duì)其各自的原理和適用場(chǎng)合做出論述,系統(tǒng)地分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理以及逆變器PQ控制策略,在此基礎(chǔ)上研究分散光伏并網(wǎng)系統(tǒng)參與電壓無(wú)功調(diào)節(jié)的控制策略。針對(duì)光伏和負(fù)荷功率波動(dòng)導(dǎo)致的并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限和功率因數(shù)低下問(wèn)題,在深入分析光伏系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓特性的基礎(chǔ)上,論證低壓配電網(wǎng)發(fā)生電壓越限的可能性,研究按調(diào)節(jié)運(yùn)行電壓的需求和調(diào)節(jié)功率因數(shù)的需求確定電網(wǎng)補(bǔ)償容量的方法,進(jìn)而提出一種電壓-功率因數(shù)控制策略。控制策略按具體控制需求把光伏逆變器的運(yùn)行設(shè)定為電壓調(diào)節(jié)和功率因數(shù)調(diào)節(jié)兩種工作模式,并按照系統(tǒng)所處的七種不同狀態(tài)使逆變器在兩種工作模式下切換運(yùn)行。在此控制策略下,光伏系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓和功率因數(shù)的變化,動(dòng)態(tài)分配光伏逆變器的有功、無(wú)功輸出,保證光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓在要求范圍內(nèi),并最大程度地改善線路功率因數(shù)水平。算例結(jié)果驗(yàn)證了電壓-功率因數(shù)控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 高滲透率 電壓越限 功率因數(shù) 電壓-功率因數(shù)控制策略 工作模式 七區(qū)圖
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 光伏發(fā)電的前景及研究現(xiàn)狀10
• 1.2 光伏并網(wǎng)引發(fā)的電壓?jiǎn)栴}的危害及研究意義10-11
• 1.3 含光伏電源的電網(wǎng)電壓調(diào)整方法研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓11-12
• 1.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓12
• 1.3.3 借助補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓12-14
• 1.3.4 其他調(diào)壓方法14-15
• 1.4 論文主要工作15-17
• 第2章 分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究17-38
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類17-18
• 2.1.1 單級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)17
• 2.1.2 兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)17-18
• 2.2 光伏發(fā)電原理及特性18-24
• 2.2.1 光電效應(yīng)18-19
• 2.2.2 光伏電池的數(shù)學(xué)物理模型19-21
• 2.2.3 光伏電池的外部特性分析21-24
• 2.3 DC/DC變換器模型及MPPT仿真分析24-30
• 2.3.1 DC/DC變換器模型24
• 2.3.2 MPPT模型24-28
• 2.3.3 DC/DC變換器MPPT控制仿真28-30
• 2.4 三相光伏并網(wǎng)逆變器的PQ控制設(shè)計(jì)30-37
• 2.4.1 光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型30-33
• 2.4.2 光伏并網(wǎng)逆變器PQ控制33-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓特性分析38-45
• 3.1 電壓偏差的定義及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)38
• 3.2 光伏電源并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限發(fā)生機(jī)理38-41
• 3.2.1 并網(wǎng)點(diǎn)電壓越上限發(fā)生機(jī)理39-40
• 3.2.2 并網(wǎng)點(diǎn)電壓越下限發(fā)生機(jī)理40-41
• 3.3 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算41-44
• 3.3.1 按提高運(yùn)行電壓需求設(shè)計(jì)補(bǔ)償容量42-43
• 3.3.2 按提高功率因數(shù)需求設(shè)計(jì)補(bǔ)償容量43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 電壓-功率因數(shù)控制策略研究45-51
• 4.1 系統(tǒng)基本控制原理45-47
• 4.2 系統(tǒng)工作模式47-48
• 4.2.1 電壓調(diào)節(jié)工作模式47
• 4.2.2 功率因數(shù)調(diào)節(jié)工作模式47-48
• 4.3 不同工況下工作模式的切換48-49
• 4.4 控制策略流程設(shè)計(jì)49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 電壓-功率因數(shù)控制策略仿真驗(yàn)證51-65
• 5.1 PQ控制下光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真51-56
• 5.1.1 PQ控制模型的建立52-53
• 5.1.2 逆變器向電網(wǎng)輸出純有功功率53-55
• 5.1.3 逆變器向電網(wǎng)同時(shí)輸出有功功率和無(wú)功功率55-56
• 5.2 電壓-功率因數(shù)控制策略下光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真56-63
• 5.2.1 電壓-功率因數(shù)控制策略模型的建立及算法實(shí)現(xiàn)57-61
• 5.2.2 電壓-功率因數(shù)控制策略仿真61-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72-73
• 作者簡(jiǎn)介73

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