光伏發(fā)電并網(wǎng)控制及其暫態(tài)過(guò)程研究

【摘要】：隨著能源枯竭與環(huán)境危機(jī)的加劇,開發(fā)利用新能源已成為當(dāng)今世界的一大主題。這其中光伏發(fā)電以其經(jīng)濟(jì)、清潔、靈活得到了快速發(fā)展,受到人們的普遍關(guān)注和認(rèn)可。針對(duì)我國(guó)大力發(fā)展光伏發(fā)電的時(shí)代背景,從實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電的角度出發(fā),本論文致力于光伏發(fā)電并網(wǎng)控制及其暫態(tài)過(guò)程研究,其主要內(nèi)容為: 首先,綜述了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r,系統(tǒng)分析了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理,分門別類地評(píng)論了當(dāng)今并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制技術(shù),綜合比較后,選定兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)作為研究對(duì)象,采用直流變換器完成最大功率跟蹤,運(yùn)用逆變器完成直流側(cè)電壓穩(wěn)定及電源逆變。此外,文章還就兩級(jí)式系統(tǒng)中一些重要元件參數(shù)的選取給予了詳細(xì)的分析與論述。 其次,建立了光伏陣列的數(shù)學(xué)模型,基于電導(dǎo)增量法設(shè)計(jì)了光伏陣列的最大功率跟蹤。借助光伏電池的數(shù)學(xué)模型,分析其輸出特性,據(jù)此導(dǎo)出光伏電站中光伏陣列的組建原則;在此之上,運(yùn)用電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)光伏陣列的最大功率跟蹤,并模擬在外部環(huán)境因素突然變化時(shí)系統(tǒng)的跟蹤效果,使其做到跟蹤快、誤差小的要求。 再次,采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)結(jié)構(gòu)完成了兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制。通過(guò)并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型得知,帶有LCL濾波器的并網(wǎng)逆變器阻尼小,穩(wěn)定性差,因而采用狀態(tài)反饋控制重新配置系統(tǒng)極點(diǎn),借用重復(fù)控制器消除逆變器中的重復(fù)性擾動(dòng),在它們共同協(xié)作下完成并網(wǎng)電流控制;考慮到電壓外環(huán)系統(tǒng)階數(shù)高,控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜,為保證直流側(cè)電壓的穩(wěn)定,使用了根軌跡方法設(shè)計(jì)電壓外環(huán)控制器。 最后,分析了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的新特征,分析系統(tǒng)在受到大的擾動(dòng)情形下系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程,探究并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)特性,試圖找出提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的對(duì)策。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 系統(tǒng)建模 最大功率跟蹤 逆變器控制 重復(fù)控制器 暫態(tài)穩(wěn)定
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 本課題研究背景與意義9-10
• 1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 第二章 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)14-24
• 2.1 光伏發(fā)電并網(wǎng)原理14-15
• 2.1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理14
• 2.1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的控制原理14-15
• 2.2 太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15-17
• 2.2.1 單級(jí)式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)15-16
• 2.2.2 兩級(jí)式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)16
• 2.2.3 多級(jí)式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)16-17
• 2.3 并網(wǎng)逆變器的控制策略17-19
• 2.4 兩級(jí)式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-23
• 2.4.1 直流變換器設(shè)計(jì)20-21
• 2.4.2 直流側(cè)支撐電容的選取21-22
• 2.4.3 LCL 濾波器參數(shù)選擇22-23
• 2.5 小結(jié)23-24
• 第三章 光伏陣列模塊特性及最大功率跟蹤24-32
• 3.1 光伏電池模型及外特性24-26
• 3.2 光伏陣列模型26-27
• 3.3 最大功率跟蹤27-29
• 3.4 實(shí)驗(yàn)仿真29-31
• 3.4.1 仿真條件設(shè)置30
• 3.4.2 仿真結(jié)果及分析30-31
• 3.5 小結(jié)31-32
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制32-46
• 4.1 兩級(jí)式并網(wǎng)光伏逆變器的控制策略32-34
• 4.1.1 前級(jí)DC/DC 變換器實(shí)現(xiàn)MPPT 功能的控制策略32-33
• 4.1.2 后級(jí)DC/AC 實(shí)現(xiàn)MPPT 功能的控制策略33-34
• 4.2 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型34-37
• 4.3 重復(fù)控制器設(shè)計(jì)37-40
• 4.4 并網(wǎng)逆變器直流母線電壓的控制40-42
• 4.5 系統(tǒng)仿真42-44
• 4.6 仿真結(jié)果分析44-45
• 4.7 小結(jié)45-46
• 第五章 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程研究46-50
• 5.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)特性46-47
• 5.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)分析47-49
• 5.2.1 系統(tǒng)出力變動(dòng)47-49
• 5.2.2 負(fù)荷突變49
• 5.3 小結(jié)49-50
• 第六章 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 工作總結(jié)50-51
• 6.2 未來(lái)工作展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明57-58
• 致謝58-59
• 附錄1 基于Embedded MATLAB Function 的最大功率跟蹤59-60
• 附錄2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型60-61

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