三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制器的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：太陽能不僅是當(dāng)今能源的一個(gè)重要組成部分,更具備成為未來主要能源來源的潛力。三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,以三相的方式并入電網(wǎng)。這種方式可以最大限度利用太陽能的特點(diǎn)并且方便電網(wǎng)對(duì)電能的管理和調(diào)度,將是太陽能利用的主要形式。但是三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)還存在一些問題：發(fā)電成本較高、發(fā)電效率偏低、在安全保護(hù)以及三相并網(wǎng)環(huán)節(jié)有待改進(jìn)。因此本文以三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制器為研究對(duì)象,以更加安全高效地利用太陽能為目標(biāo),進(jìn)行了深入的研究并提出了相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。 本文介紹了光伏發(fā)電的相關(guān)概念和發(fā)展?fàn)顩r,研究并分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)。將三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制器分為四個(gè)主要部分：光伏陣列特性控制、并網(wǎng)策略、并網(wǎng)電流跟蹤控制以及孤島效應(yīng)的防治。分別對(duì)四個(gè)部分進(jìn)行了深入的理論分析和研究：針對(duì)光伏陣列特性控制問題,設(shè)計(jì)了光伏陣列的通用仿真模型結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了基于電導(dǎo)增量法的最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)現(xiàn)框圖；針對(duì)傳統(tǒng)并網(wǎng)策略無法處理負(fù)載注入電網(wǎng)的無功分量問題,本文設(shè)計(jì)了改進(jìn)型并網(wǎng)控制策略,不僅能將有功能量有效地輸入電網(wǎng)并且能補(bǔ)償由于負(fù)載引入的無功能量,實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)電流與電網(wǎng)的電壓同頻同相；針對(duì)三相電流跟蹤控制系統(tǒng)使用開環(huán)SVPWM在靜態(tài)誤差、抗擾動(dòng)性以及動(dòng)態(tài)特性等方面的不足,設(shè)計(jì)出基于SVPWM的并網(wǎng)電流跟蹤控制方案,以無差拍控制作為反饋環(huán)節(jié),可以使輸出電流快速準(zhǔn)確的跟蹤參考電流；針對(duì)常用孤島效應(yīng)防治策略的不足,對(duì)被動(dòng)式孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn),在識(shí)別過程引入小波分析,設(shè)計(jì)基于小波變換的孤島效應(yīng)防治策略,能快速地識(shí)別檢測(cè)出一般被動(dòng)式檢測(cè)方法所無法識(shí)別得孤島效應(yīng)。 為了驗(yàn)證本文方法所設(shè)計(jì)模塊的控制效果,在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下,對(duì)本文設(shè)計(jì)各種改進(jìn)方案分別進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果證明了本文所設(shè)計(jì)方法的可行性和正確性。 【關(guān)鍵詞】：三相光伏并網(wǎng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 并網(wǎng)控制策略 三維SVPWM控制 孤島效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM615;TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 研究三相光伏并網(wǎng)發(fā)電的背景及意義11-12
• 1.1.1 太陽能光伏發(fā)電11-12
• 1.1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電12
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-15
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢(shì)13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢(shì)14-15
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)介紹15-18
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類15
• 1.3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)15-17
• 1.3.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成17
• 1.3.4 三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)17-18
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 光伏陣列特性研究及其控制20-35
• 2.1 光伏陣列的研究與建模20-28
• 2.1.1 光伏陣列的發(fā)電原理21
• 2.1.2 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.1.3 光伏陣列的仿真模型的建立24-26
• 2.1.4 仿真結(jié)果及其分析26-28
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤控制28-33
• 2.2.1 最大功率點(diǎn)控制的原理28-31
• 2.2.2 電導(dǎo)增量法原理31-32
• 2.2.3 最大功率點(diǎn)跟蹤控制器的實(shí)現(xiàn)方法32-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第3章 三相光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)控制35-61
• 3.1 并聯(lián)式靜止無功補(bǔ)償器36-38
• 3.1.1 靜止無功補(bǔ)償器的基本功能原理36-37
• 3.1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與靜止無功補(bǔ)償器37-38
• 3.2 瞬時(shí)功率理論38-44
• 3.2.1 坐標(biāo)系變換39-40
• 3.2.2 瞬時(shí)功率理論定義的瞬時(shí)功率40-41
• 3.2.3 瞬時(shí)功率理論的功率分析處理方法41-44
• 3.3 基于瞬時(shí)功率理論的控制策略44-58
• 3.3.1 三相光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制系統(tǒng)及其仿真結(jié)構(gòu)44-48
• 3.3.2 傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)的控制策略48-51
• 3.3.3 實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)目刂撇呗?/span>51-54
• 3.3.4 有功輸出與無功補(bǔ)償統(tǒng)一控制的并網(wǎng)控制策略54-58
• 3.4 本章小結(jié)58-61
• 第4章 基于SVPWM的并網(wǎng)電流跟蹤控制61-77
• 4.1 電流跟蹤控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)61-65
• 4.1.1 輸出電路的分析62-64
• 4.1.2 輸出電路參數(shù)的設(shè)計(jì)64-65
• 4.2 三維空間矢量控制策略65-69
• 4.2.1 三維空間矢量控制的原理66-67
• 4.2.2 三維空間矢量控制的實(shí)現(xiàn)過程67-69
• 4.3 基于SVPWM的電流控制控制器的設(shè)計(jì)69-74
• 4.3.1 基于SVPWM的電流環(huán)控制的結(jié)構(gòu)69-70
• 4.3.2 電網(wǎng)電壓前饋設(shè)計(jì)70-71
• 4.3.3 電流反饋控制的設(shè)計(jì)71-72
• 4.3.4 仿真分析72-74
• 4.4 本章小結(jié)74-77
• 第5章 基于小波分析的孤島效應(yīng)防治策略77-91
• 5.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島效應(yīng)77-79
• 5.1.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中孤島效應(yīng)形成原理77-78
• 5.1.2 孤島效應(yīng)的危害78-79
• 5.2 孤島效應(yīng)的防治79-82
• 5.2.1 孤島效應(yīng)防治的原理與常用策略80-81
• 5.2.2 孤島效應(yīng)防治的問題81-82
• 5.3 基于小波分析的孤島效防治策略82-89
• 5.3.1 小波分析及其在電力問題中的應(yīng)用82-83
• 5.3.2 小波分析的基本原理83-86
• 5.3.3 基于小波分析的孤島效應(yīng)防治86-87
• 5.3.4 仿真驗(yàn)證87-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 第6章 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 總結(jié)91-92
• 6.2 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97

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