基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏并網(wǎng)低電壓穿越技術(shù)研究

【摘要】：隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為最有發(fā)展前景的新能源發(fā)電之一，其發(fā)展速度越來越快，并網(wǎng)容量也越來越大，對大電網(wǎng)影響也越來越深，采用良好的并網(wǎng)控制技術(shù)是提高光伏并網(wǎng)滲透率的重要舉措，本文采用目前較為先進(jìn)的控制技術(shù)即基于虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG）控制技術(shù)，使得光伏并網(wǎng)逆變器具有同步發(fā)電機(jī)的外特性，具有調(diào)頻調(diào)壓功能，提高了光伏并網(wǎng)滲透率；同時(shí)隨著光伏并網(wǎng)容量的不斷增大，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生降落或故障時(shí)，光伏系統(tǒng)可能發(fā)生解列，會(huì)造成電網(wǎng)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)還可能使得電力系統(tǒng)局部癱瘓，那么在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)能夠提供一定的無功補(bǔ)償，幫助電網(wǎng)電壓恢復(fù)，這一點(diǎn)是很有必要的；本文研究了基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，通過改進(jìn)該控制策略，配合儲(chǔ)能裝置對輸出功率進(jìn)行控制，抑制并網(wǎng)輸出電流過大，保證光伏并網(wǎng)逆變器安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)低電壓穿越（LVRT）功能。 首先，本文介紹了光伏發(fā)電的總體趨勢，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及光伏并網(wǎng)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并對其它一些國家的光伏低電壓穿越技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求做了簡要的分析。介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了光伏發(fā)電單元仿真模型，同時(shí)介紹了幾種最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法，最后介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)常用的結(jié)構(gòu)。 其次，以LC三相光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在直流母線上并聯(lián)儲(chǔ)能裝置，給出了基于VSG的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，闡述了虛擬同步發(fā)電機(jī)的原理以及建立其數(shù)學(xué)模型，同時(shí)在Matlab/Simulink中搭建了基于VSG的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真模塊，驗(yàn)證了該控制技術(shù)的有效性。 最后，展開了基于VSG控制技術(shù)的光伏并網(wǎng)低電壓穿越技術(shù)的研究，介紹了電壓對稱跌落和不對稱跌落檢測的方法，同時(shí)針對電網(wǎng)電壓發(fā)生對稱跌落和不對稱跌落，改進(jìn)該控制策略，針對不對稱跌落，采用改進(jìn)瞬時(shí)對稱分量法進(jìn)行正序電壓分量提取，配合儲(chǔ)能系統(tǒng)，平衡逆變器兩側(cè)功率，使得并網(wǎng)輸出電流不過流，與此同時(shí)發(fā)出無功功率，進(jìn)行無功補(bǔ)償以助于電網(wǎng)電壓恢復(fù)。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 虛擬同步發(fā)電機(jī) 儲(chǔ)能 無功補(bǔ)償 低電壓穿越
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 插圖索引10-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)13-14
• 1.2.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)14-15
• 1.2.3 光伏并網(wǎng) LVRT 要求15-17
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及控制策略18-34
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 光伏電池板數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.1.3 最大功率點(diǎn)跟蹤控制 MPPT21-22
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略22-29
• 2.2.1 電流雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略22-24
• 2.2.2 直接功率控制策略24-28
• 2.2.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制策略28-29
• 2.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的 LVRT 雙閉環(huán)控制策略29-33
• 2.3.1 電網(wǎng)電壓跌落對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)影響29-30
• 2.3.2 具有 LVRT 功能的雙閉環(huán)控制策略30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于 VSG 的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及仿真建模34-49
• 3.1 基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)34-36
• 3.1.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)逆變器基本結(jié)構(gòu)34-35
• 3.1.2 LC 型三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)建模35-36
• 3.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)本體數(shù)學(xué)建模36-40
• 3.2.1 電氣部分建模方程37-39
• 3.2.2 機(jī)械部分建模方程39
• 3.2.3 中性線連接建模方程39-40
• 3.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)40-43
• 3.3.1 電源部分設(shè)計(jì)41
• 3.3.2 電氣部分設(shè)計(jì)41-43
• 3.4 虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制43-45
• 3.4.1 頻率下垂與有功功率控制43-44
• 3.4.2 電壓下垂與無功功率控制44-45
• 3.5 仿真分析45-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 基于 VSG 思想的光伏并網(wǎng)系統(tǒng) LVRT 技術(shù)研究49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 基于 VSG 思想的光伏逆變器穩(wěn)態(tài)控制技術(shù)49-51
• 4.2.1 基于 VSG 的光伏系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制技術(shù)49-50
• 4.2.2 仿真分析50-51
• 4.3 基于虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG）的光伏并網(wǎng) LVRT 控制策略51-61
• 4.3.1 電網(wǎng)電壓跌落檢測方法51-53
• 4.3.2 對稱故障時(shí)基于 VSG 的光伏并網(wǎng) LVRT 控制策略53-57
• 4.3.3 不對稱故障時(shí)基于 VSG 的光伏并網(wǎng) LVRT 控制策略57-61
• 4.4 低電壓穿越仿真分析61-67
• 4.4.1 對稱故障時(shí)低電壓穿越仿真分析61-65
• 4.4.2 不對稱故障時(shí)低電壓穿越仿真分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）74

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