不對(duì)稱電網(wǎng)故障下光伏逆變器的控制策略研究

【摘要】：光伏發(fā)電憑借零污染、成本低、太陽(yáng)能資源豐富等優(yōu)點(diǎn),對(duì)節(jié)約常規(guī)的石化能源、緩解保護(hù)環(huán)境的壓力和促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了很重要的作用。隨著并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大,光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的相互影響日益凸現(xiàn)。電網(wǎng)發(fā)生故障,尤其是出現(xiàn)不對(duì)稱故障時(shí),會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)電流的不平衡和直流側(cè)電壓不穩(wěn)定,造成饋入電網(wǎng)的功率發(fā)生振蕩,甚至危及逆變器,影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此,研究光伏發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)的運(yùn)行控制技術(shù)具有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值。 本文主要以提高在電網(wǎng)不對(duì)稱故障下光伏并網(wǎng)逆變器持續(xù)運(yùn)行的能力,將并網(wǎng)逆變器的輸出電能質(zhì)量和直流側(cè)電壓穩(wěn)定性作為控制目標(biāo),從理論研究、系統(tǒng)建模、仿真分析三個(gè)方面,深入研究了電網(wǎng)不對(duì)稱故障條件下光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)。 首先,建立了光伏電池的數(shù)學(xué)模型,選取合適的最大功率跟蹤算法,建立了基于電導(dǎo)增量法的光伏陣列的最大功率跟蹤控制系統(tǒng)。其次,建立了在理想電網(wǎng)條件下光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型,并建立了基于同步PI控制光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制策略,在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)理想電網(wǎng)下光伏逆變器的控制策略進(jìn)行仿真研究。最后,建立了電網(wǎng)不對(duì)稱故障下光伏逆變器的數(shù)學(xué)模型；分析了光伏并網(wǎng)逆變器的功率流、直流側(cè)電壓波動(dòng)機(jī)理,網(wǎng)側(cè)負(fù)序分量對(duì)光伏逆變器輸出并網(wǎng)電流的影響。為了維持直流母線電壓穩(wěn)定,結(jié)合陷波器的諧振特性,提出了直流電壓帶陷波器的正負(fù)序雙電流環(huán)控制策略。為了消除并網(wǎng)電流的負(fù)序分量,根據(jù)逆變器輸出功率與并網(wǎng)電流的正、負(fù)序分量的關(guān)系式建立了抑制網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流的控制策略。在Matlab/Simulink中對(duì)本文提出的控制策略進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證了所提的控制策略的有效性和可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 不對(duì)稱故障 直流側(cè)電壓 陷波器 負(fù)序電流 THD
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插圖索引9-11
• 插表索引11-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述12-16
• 1.2.1 太陽(yáng)能資源概述12-14
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 光伏發(fā)電技術(shù)原理15-16
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 想電網(wǎng)下的光伏并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)17-19
• 1.3.3 電網(wǎng)不對(duì)稱故障下光伏并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)19-20
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-22
• 第2章 光伏陣列的建模及最大功率跟蹤算法22-29
• 2.1 光伏陣列22-24
• 2.1.1 光伏陣列的數(shù)學(xué)建模22-23
• 2.1.2 光伏陣列輸出特性 #]223-24
• 2.2 光伏陣列的最大功率跟蹤控制算法24-28
• 2.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法24-26
• 2.2.2 基于電導(dǎo)增量法(INC)光伏陣列的最大功率跟蹤控制及仿真26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 理想電網(wǎng)條件下光伏并網(wǎng)逆變器控制策略29-40
• 3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)29
• 3.2 光伏并網(wǎng)輸出濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)29-30
• 3.3 基于LCL型濾波器的光伏逆變器的數(shù)學(xué)模型30-33
• 3.3.1 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)30
• 3.3.2 理想電網(wǎng)條件下光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)建模30-33
• 3.4 基于PI控制的光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略33-36
• 3.5 仿真研究36-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第4章 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下光伏逆變器的控制策略40-56
• 4.1 常見的電網(wǎng)不對(duì)稱故障類型40-41
• 4.2 不對(duì)稱電網(wǎng)故障條件下光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)建模41-44
• 4.2.1 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下三相電磁量的數(shù)學(xué)描述方法41-43
• 4.2.2 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下光伏逆變器的數(shù)學(xué)模型43-44
• 4.3 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下光伏并網(wǎng)逆變器的特性分析44-46
• 4.3.1 不對(duì)稱故電網(wǎng)障條件下光伏并網(wǎng)逆變器的功率流分析44-45
• 4.3.2 不對(duì)稱電網(wǎng)故障條件下網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流對(duì)光伏逆變器的影響分析45-46
• 4.3.3 不對(duì)稱電網(wǎng)故障條件下直流側(cè)電壓波動(dòng)機(jī)理46
• 4.4 網(wǎng)側(cè)正負(fù)序電壓、電流的檢測(cè)46-47
• 4.5 不對(duì)稱電網(wǎng)故障條件下光伏逆變器持續(xù)運(yùn)行的控制策略47-50
• 4.5.1 反饋直流電壓帶陷波器的正負(fù)序雙電流環(huán)控制策略47-49
• 4.5.2 抑制網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流的控制策略49-50
• 4.6 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下光伏逆變器持續(xù)運(yùn)行的控制策略仿真研究50-55
• 4.6.1 傳統(tǒng)PI控制策略仿真50-52
• 4.6.2 反饋直流電壓帶陷波器的正負(fù)序雙電流環(huán)控制策略仿真52-53
• 4.6.3 抑制網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流的控制策略仿真53-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-62
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62

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