直接功率控制在三相光伏并网中的研究

【摘要】：能源危机、环境污染给人类可持续发展带来了严重威胁，可再生清洁能源的利用与研究成为人们关注的焦点。光伏并网的核心就是将直流侧的太阳能与交流侧电网相连接，实现能量传递，这样就可以补充电网能源的不足，从而提供给用户使用。现阶段光伏并网技术还存在着如下主要难题：1.光伏材料制作成本高，制作工艺需要条件高，2.光伏电池将辐射在其表面的太阳能转化为可利用能源的效率低，3.实时跟踪太阳能电池输出最大功率存在困难，4.光伏并网对整个电网系统稳定性、安全性及可靠性存在一定影响。鉴于以上存在难题，本文重点分析了3、4点，并着重研究了并网控制策略。 并网逆变器是新能源与电网相结合的枢纽，基于现阶段，光伏并网系统存在谐波污染严重、功率因数低、控制系统复杂以及动态性能差等问题。本文根据瞬时功率理论，建立了并网逆变器的功率数学模型，将直接功率控制（direct power control，DPC）策略应用于三相光伏并网系统中，分析了传统开关表存对无功、有功功率调节能力差、存在不可控区等不足之处，提出了一种新型的开关表。 由于传统DPC需要四类传感器来为控制策略提供实时监测数据，由于传感器过多使用，增加了控制系统成本。基于以上原因，借鉴交流电机定子磁链的概念，引入了虚拟磁链(VF)概念，将虚拟磁链与直接功率相结合，实现了无电网电压传感器的直接功率控制光伏并网，同时传统滞环比较的直接功率控制开关频率不固定，为解决此问题，将VF-DPC控制系统与空间矢量（SVM）相结合，实现了VF-DPC-SVM的光伏并网。对未来新能源开发利用具有良好的工程应用价值。 【关键词】：光伏电池 瞬时功率理论 直接功率控制 新型开关表 虚拟磁链
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 光伏并网研究背景及价值7-9
• 1.1.1 能源危机以及环境污染7-8
• 1.1.2 大力发展光伏产业的必要性8-9
• 1.2 光伏发电的特点9-10
• 1.3 光伏并网特性分类10-11
• 1.4 光伏并网发电近年来发展现状及趋势11-14
• 1.4.1 国外的发展现状11-12
• 1.4.2 国内的发展现状12-14
• 1.5 课题的提出与意义14
• 1.6 本文研究的主要内容14-16
• 第二章 光伏电池建模及 MPPT 控制方法16-25
• 2.1 太阳能电池工作特性16-20
• 2.1.1 太阳能电池工作原理16-17
• 2.1.2 太阳能电池数学建模17-18
• 2.1.3 太阳能电池工作特性仿真分析18-20
• 2.2 最大功率点跟踪20-24
• 2.2.1 恒定电压跟踪法（CVT）20-21
• 2.2.2 扰动观察法21-22
• 2.2.3 电导增量法22-24
• 2.2.4 其他 MPPT 控制方法24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 瞬时功率理论25-35
• 3.1 瞬时功率理论介绍25-28
• 3.1.1 基于复功率的瞬时功率理论26-27
• 3.1.2 基于矢量乘法的瞬时功率理论27-28
• 3.2 三相电压型光伏并网数学分析28-35
• 第四章 基于直接功率控制策略的三相光伏并网研究35-49
• 4.1 基于直接功率控制策略的三相光伏并网研究35-39
• 4.2 新型开关表的直接功率控制的三相光伏并网研究39-42
• 4.3 基于 Matlab/simulink 仿真建模42-44
• 4.4 仿真结果分析44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 基于虚拟磁链直接功率控制三相光伏并网研究49-61
• 5.1 虚拟磁链直接功率控制原理49-52
• 5.1.1 交流电机定子绕组磁链的计算49-50
• 5.1.2 并网逆变器虚拟磁链的计算50-52
• 5.2 基于 VF-DPC-SVM 控制光伏并网52-53
• 5.2.1 基于 VF-DPC-SVM 光伏并网方框图52-53
• 5.3 定频 SVPWM 调制53-54
• 5.4 虚拟磁链观测器设计54-56
• 5.4.1 传统虚拟磁链观测器54-55
• 5.4.2 新型虚拟磁链观测器55-56
• 5.5 基于 Matlab/simulink 仿真建模56-57
• 5.6 仿真结果分析57-60
• 5.7 本章小结60-61
• 第六章 结论与展望61-62
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-65
• 个人简历 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

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