光伏发电系统中分岔现象的研究及控制

【摘要】：面对传统能源的不断消耗，太阳能光伏发电凭借其清洁无污染、可再生等优势迅猛发展，在新能源发电中已起主导地位。但是由于太阳能能量的分散性、不稳定性和不连续性，使得太阳能光伏发电运行的可靠性较低，接入电网时容易对电网造成冲击，影响电网稳定运行。因此，十分需要深入而又透彻地对光伏（Photovoltaic, PV）系统的稳定性进展开全面研究。本文针对PV系统中的电力电子器件，对其中的分岔行为进行了相关的研究分析，具体工作如下： 第一，针对光伏系统中直流变换器的分岔现象进行了研究，介绍了光伏发电系统的组成和基本结构、几种不同的光伏系统的拓扑结构以及光伏电池发电的工作原理，并采用通用的光伏电池工程模型对它的I-U和P-U特性进行了仿真模拟；同时，对光伏系统中Boost变换器的二阶离散模型的建立，采用解析解离散化的方法，分别考虑了参考电流和输入电压作为分叉参数时变换器的分岔情况；搭建了光伏电池与变换器的仿真模型，探讨了光伏电池的温度对变换器分岔行为的影响。 其次，针对光伏系统中逆变器的分岔行为及控制进行理论推导和仿真验证，建立了光伏系统中逆变器的离散模型，利用特征乘子计算求得系统第一次分岔点，从理论上进行分岔分析并通过编程得到分岔图验证；采用时滞反馈控制方法对产生的分岔进行了控制，利用系统雅克比矩阵特征根求得受控后系统新的分岔点，同样通过编程得到分岔图验证了理论推导，同时，搭建光伏逆变器的仿真模型，从仿真波形可以得出结论，时滞反馈控制有效地提高了光伏逆变器的稳定性。 【关键词】：光伏发电系统 稳定性 非线性行为 分岔现象 时滞反馈控制
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和选题意义9-12
• 1.1.1 课题背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状和研究进展12-14
• 1.2.1 光伏发电系统中的稳定性研究现状及进展12-13
• 1.2.2 光伏发电系统中的稳定性控制研究现状及进展13-14
• 1.3 本文主要工作和采用的技术路线14-15
• 第二章 微分动力系统的稳定性理论及分岔理论15-29
• 2.1 微分动力学中的基本内容15-20
• 2.1.1 平衡点与稳定性15-17
• 2.1.2 极限环与稳定性17-20
• 2.1.3 系统运动稳定性与结构稳定性20
• 2.2 分岔理论的基本内容20-28
• 2.2.1 分岔的定义及分类20-21
• 2.2.2 分岔分析的主要方法21-22
• 2.2.3 分岔控制的主要方法22-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 光伏系统中直流变换器的分岔现象研究29-50
• 3.1 光伏系统的基本结构29-34
• 3.1.1 光伏电池29-33
• 3.1.2 并网光伏系统的拓扑结构33-34
• 3.2 光伏系统中 Boost 变换器的分岔现象研究34-39
• 3.2.1 Boost 变换器的工作原理34-37
• 3.2.2 Boost 变换器的离散模型37-39
• 3.3 仿真分析39-49
• 3.3.1 以参考电流 Iref为参数39-41
• 3.3.2 以输入电压 E 为参数41-45
• 3.3.3 以光伏电池为输入的变换器分岔仿真45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 光伏系统中逆变器的分岔现象研究及控制50-59
• 4.1 光伏系统中逆变器的分岔现象研究50-54
• 4.1.1 逆变器的离散模型50-51
• 4.1.2 逆变器的分岔分析51-52
• 4.1.3 仿真分析52-54
• 4.2 光伏系统中逆变器的分岔控制54-58
• 4.2.1 逆变器的 TDFC 控制54-55
• 4.2.2 仿真分析55-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 结论与展望59-60
• 参考文献60-65
• 发表论文和科研情况说明65-66
• 致谢66-67

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