电网平衡及非平衡下光伏微网控制策略研究

【摘要】：当今,随着环境污染严重和能源缺乏加剧,分布式光伏发电技术因其易于安装、灵活运行等优点,越来越被广泛应用。光伏发电技术的关键是光伏逆变器的控制策略。本文主要研究两方面内容：光伏逆变器在电网电压平衡状态下和不平衡状态下的控制。首先介绍了光伏发电的背景、国内外光伏发电的现状以及光伏逆变器在电网电压平衡和不平衡情况下控制策略的国内外研究现状。推导了光伏电池的数学模型,根据数学模型建立了光伏阵列仿真模型,分析了光阵列输出特性,介绍了几种常见的最大功率控制方法(MPPT),提出一种基于人工鱼群算法的MPPT控制方法。然后建立光伏逆变器电网电压平衡时的数学模型,选择滤波器的方法,光伏逆变器并网时的PQ控制策略,离网时的下垂(Droop)控制策略,建立各自策略的数学模型。将各自控制策略在MATLAB/Simulink仿真平台中作详细的仿真,验证了各自控制策略的优异性。介绍了电网电压不平衡、不平衡度的定义,建立了光伏逆变器不平衡时的数学模型以及锁相技术,采用DSOGI-PLL控制技术作为本文锁相方法,对该锁相技术进行仿真验证。介绍光伏逆变器在电网电压不平衡时的瞬时功率理论,通过该理论可以看出电网电压不平衡时造成光伏逆变器功率产生波动,光伏阵列直流侧电压产生波动。针对不衡时造成的影响,分析了光伏逆变器在电网电压不平衡时,在静止坐标系下、旋转坐标系下以及自然坐标系下的控制方法,分析了各自优缺点,最后采用一种比较容易控制的电压电流双闭环前馈解耦控制策略,分析了如何提取电压电流正负序分量,最后在MATLAB/Simulink仿真平台中仿真验证了光伏逆变器在电网电压不平衡时的控制策略。 【关键词】：光伏发电 平衡控制策略 DSOGI-PLL 不平衡控制策略
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 课题背景及研究意义12-15
• 1.1.1 课题背景12-14
• 1.1.2 课题意义14-15
• 1.2 光伏微网控制策略国内外研究现状15-16
• 1.2.1 光伏微网控制策略国内研究现状15
• 1.2.2 光伏微网控制策略国外研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 2 光伏发电微电源建模与最大功率控制研究18-34
• 2.1 光伏电池特性18-20
• 2.2 光伏电池伏安特性20-24
• 2.2.1 光伏电池阵列模型20-22
• 2.2.2 光伏电池阵列输出仿真特性分析22-24
• 2.3 基于升压电路的MPPT光伏阵列发电的控制技术24-29
• 2.3.1 最大功率跟踪控制(MPPT)24-25
• 2.3.2 开路电压法25-26
• 2.3.3 短路电流法26
• 2.3.4 人工鱼群算法(AFSA)26-29
• 2.4 DC/DC升压电路工作原理29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 分布式光伏逆变器三相电网电压平衡时控制策略34-54
• 3.1 光伏逆变器的数学模型34-37
• 3.1.1 三相电压源型光伏逆变器滤波电路及参数的选择34-37
• 3.2 电网电压平衡时并网控制策略37-44
• 3.2.1 PQ控制37-41
• 3.2.2 光伏逆变器采用PQ策略仿真分析41-44
• 3.3 电网电压平衡时离网控制策略44-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4 分布式光伏逆变器在电网电压不平衡时的控制策略54-78
• 4.1 分布式光伏逆变器在电网电压不平衡时的数学模型54-57
• 4.1.1 电网电压不平衡定义54-55
• 4.1.2 三相电网电压不平衡时数学模型55-57
• 4.2 电网电压不平衡时的三相锁相环技术57-64
• 4.2.1 传统的三相锁相环技术57-60
• 4.2.2 改进的三相锁相环技术60-64
• 4.3 分布式光伏发电在电网电压不平衡时的瞬时功率理论64-70
• 4.4 三相电压不平衡光伏逆变器控制策略70-75
• 4.5 三相电压不平衡光伏逆变器控制策略仿真75-77
• 4.6 本章小结77-78
• 5 总结与展望78-80
• 5.1 总结78
• 5.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 作者简介及读研期间主要科研成果86

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