三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】：大容量并網(wǎng)光伏電站由于其太陽能利用效率高、采用集中管理和控制技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，成為太陽能發(fā)電的重點(diǎn)發(fā)展方向。但隨著分布式發(fā)電系統(tǒng)的容量在電網(wǎng)中的比重不斷提高，其對(duì)電網(wǎng)的影響已不能忽略。為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，大容量光伏電站需滿足嚴(yán)格的并網(wǎng)技術(shù)要求。 根據(jù)《并網(wǎng)光伏發(fā)電專用逆變器技術(shù)條件》對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求，本文針對(duì)并網(wǎng)電能質(zhì)量、低壓穿越及孤島效應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。為了抑制電網(wǎng)電壓畸變對(duì)并網(wǎng)電流的影響，本文提出了諧波電壓間接補(bǔ)償和諧波電流直接補(bǔ)償兩種方案并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比。由于諧波電流直接補(bǔ)償方法具有抑制諧波電流能力強(qiáng)及該控制結(jié)構(gòu)同時(shí)可使逆變器作為有源濾波器運(yùn)行，最終采用了諧波電流直接補(bǔ)償控制方案。 由于負(fù)載的不確定因素，電網(wǎng)常常發(fā)生各種短時(shí)故障。分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)直接相連時(shí)，逆變器的正常運(yùn)行不可避免地受到影響，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致逆變器從電網(wǎng)解列。逆變器的頻繁投切電網(wǎng)不僅對(duì)電力電子器件的壽命產(chǎn)生影響，同時(shí)注入電網(wǎng)的有功功率和無功功率的突然增大或減小會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，在電網(wǎng)的可恢復(fù)故障期間，逆變器應(yīng)有短時(shí)的故障耐受能力。配合光伏陣列的功率控制，針對(duì)對(duì)稱故障和不對(duì)稱故障分別采取了對(duì)應(yīng)措施，使光伏逆變器具有了低電壓穿越能力。 分布式發(fā)電系統(tǒng)中另外一個(gè)重要問題是防孤島效應(yīng)。在電網(wǎng)是否斷電的情況未知時(shí)，不受監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)給局部負(fù)載供電會(huì)產(chǎn)生許多問題。針對(duì)該問題，本文采用主動(dòng)式頻率偏移法對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行判斷，為提高檢測速度，采取雙向頻率擾動(dòng)并采用了頻率正反饋加速頻率偏移。孤島發(fā)生時(shí)，該控制算法可快速偏移電壓頻率超出允許的范圍，并停機(jī)保護(hù)。 本文對(duì)所提控制策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，逆變器并網(wǎng)電流諧波抑制能力得到了提高，實(shí)現(xiàn)了低壓穿越和防孤島效應(yīng)功能，最后并在100kW光伏逆變器平臺(tái)上進(jìn)行了部分功能測試，驗(yàn)證所提控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)光伏 矢量控制 電流諧波抑制 低壓穿越 孤島效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的背景及意義8-9
• 1.2 光伏并網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展9-15
• 1.2.1 并網(wǎng)逆變器拓?fù)溲芯楷F(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 逆變器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 并網(wǎng)電流諧波抑制研究13
• 1.2.4 低壓穿越技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.5 孤島效應(yīng)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 逆變器控制策略研究及電流諧波抑制16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 單級(jí)式三相逆變器工作原理16-17
• 2.3 三相逆變器數(shù)學(xué)模型17-19
• 2.4 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的系統(tǒng)控制方案19-20
• 2.5 并網(wǎng)諧波電流分析及抑制20-29
• 2.5.1 電網(wǎng)電壓諧波補(bǔ)償原理21-22
• 2.5.2 電網(wǎng)電壓諧波檢測算法及電壓補(bǔ)償設(shè)計(jì)22-24
• 2.5.3 電網(wǎng)電壓諧波補(bǔ)償結(jié)果分析24-25
• 2.5.4 諧波電流直接補(bǔ)償25-27
• 2.5.5 并網(wǎng)電流諧波補(bǔ)償結(jié)果分析27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 光伏逆變器低電壓穿越技術(shù)研究30-37
• 3.1 引言30
• 3.2 光伏電站低壓穿越技術(shù)要求30-32
• 3.3 三相對(duì)稱跌落時(shí)的低電壓穿越控制策略研究32-34
• 3.3.1 電網(wǎng)電壓跌落時(shí)問題分析32-33
• 3.3.2 低壓穿越控制策略33-34
• 3.4 結(jié)果分析34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 不平衡電網(wǎng)電壓下逆變器控制37-48
• 4.1 引言37
• 4.2 光伏逆變器在三相電壓不平衡時(shí)理論分析37-38
• 4.3 并網(wǎng)電流平衡控制策略38-43
• 4.3.1 并網(wǎng)電流負(fù)序分量控制分析40-41
• 4.3.2 結(jié)果分析41-43
• 4.4 抑制直流母線電壓波動(dòng)控制策略43-47
• 4.4.1 控制策略分析及方案設(shè)計(jì)43-45
• 4.4.2 結(jié)果分析45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 孤島效應(yīng)理論分析48-49
• 5.3 主動(dòng)頻率偏移法防孤島效應(yīng)方案設(shè)計(jì)49-53
• 5.4 結(jié)果分析53-54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61

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