光伏微电网综合控制策略的研究

【摘要】：随着全球人口的增长和非可再生能源日益减少，目前世界上在能源供给方面有两个突出的问题：一个是对地广人稀的能源输送问题；一个是对可再生能源的利用问题。随着这些问题的日益凸显，光伏微电网技术的出现就很好的同时解决了这两个问题。太阳能作为一种取之不尽用之不竭且无污染的清洁能源，无可厚非的作为煤炭和石油的最佳替代能源；微电网技术对于地广人稀或者海岛上的电力供给，也大大降低了供电成本和电站的建设维护难度。 现在各国都加大了对这一领域的研究，但是由于光伏微电网系统较为复杂，且环境条件多变，实验室的建立有一定的难度。所以目前多是通过计算机建立动态仿真模型，通过仿真结果进行可行性和稳定性的分析和证明。 本课题通过建立微网运行控制仿真平台，在Matlab／Simulink仿真环境下建立了光伏电池模型、光伏微电网控制策略、分布式微网控制策略以及微电网综合控制策略的模型。在分析原理地基础上给出了参数和模型结构的设计方法，通过仿真结果验证了模型的正确性和有效性。仿真结果表明了所建立的模型可以用于接入微网运行控制问题和分布式电源并网的仿真研究，以及具有一定的通用性和拓展性。 首先，介绍了微电网的发展历程以及国内外的发展现状，并且根据光伏发电原理建立了标准光伏电池仿真的模型，并研究了控制光伏电池最大功率输出的最大功率点跟踪（MPPT）算法。 其次，在微电网中为了使光伏并网逆变器能够实时的跟踪大电网的电压，设计了一种新型光伏并网逆变器同步控制策略，即规避了无差拍控制鲁棒性差和重复控制动态响应慢的缺点，又继承了两者的优势，设计了一种新型的复合同步控制策略，使得该方法即提高了系统的响应速度又完善了输出波形，并且可以有效抑制非线性干扰信号的扰动。 分析了分布式电源微电网的PQ控制、PV控制策略的原理和方法，在此基础上设计了一种新型的PQ—PV复合控制，并通过这三种策略的原理给出了控制结构，建立仿真模型，并且根据仿真模型的参数进行了方法的设计。 最后，整合上述模型的设计，设计了微电网系统主从控制方法和对等控制方法，建立了有效的孤岛运行和同步并网的机制，并通过仿真结果证明模型的可行性和有效性。 【关键词】：光伏发电 微电网 MPPT 复合同步控制 PQ控制 PV控制
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 太阳能发电概述10-11
• 1.2 微电网概述11-13
• 1.2.1 分布式发电11
• 1.2.2 微电网概念11-12
• 1.2.3 微电网的结构及特点12-13
• 1.3 微电网国内外研究现状13-15
• 1.4 论文的主要内容及结构安排15-18
• 第二章 光伏微网发电系统的控制策略18-30
• 2.1 光伏电池数学模型18-19
• 2.2 最大功率跟踪控制策略19-22
• 2.2.1 最大功率跟踪的数学模型20-21
• 2.2.2 不同光照强度下太阳能电池板的特性曲线21-22
• 2.2.3 结论22
• 2.3 新型复合同步控制策略22-28
• 2.3.1 无差拍同步控制策略22-24
• 2.3.2 基于重复理论的同步控制24-25
• 2.3.3 新型复合同步控制策略设计25-26
• 2.3.4 新型复合控制策略的仿真和验证26-28
• 2.3.5 结论28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 分布式电源微网的控制策略30-48
• 3.1 PQ 控制法30-37
• 3.1.1 PQ 控制策略和模型30-34
• 3.1.2 PQ 控制策略仿真验证34-37
• 3.2 PV 控制法37-42
• 3.2.1 PV 控制策略和模型37-39
• 3.2.2 PV 控制策略仿真验证39-42
• 3.3 PQ-PV 复合控制法42-47
• 3.3.1 PQ-PV 复合控制策略42-43
• 3.3.2 PQ-PV 复合控制策略仿真验证43-47
• 3.4 小结47-48
• 第四章 微电网系统综合控制策略的研究48-68
• 4.1 主从控制法48-57
• 4.1.1 主从控制法分析48-50
• 4.1.2 主从控制法的仿真验证50-57
• 4.1.3 结论57
• 4.2 对等控制法57-67
• 4.2.1 对等控制法分析57-60
• 4.2.2 对等控制法仿真验证60-67
• 4.2.3 小结67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 总结68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间的研究成果76-77

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