并网光伏系统小干扰稳定性的研究

【摘要】：随着祖先所传承的古老资源、能源的逐渐枯竭，发展新能源成为全球瞩目的课题。太阳能发电作为最具代表性的新能源之一，其发展的规模逐年增加，尤其是09年以后涨幅惊人。时至今日，对于并网光伏发电，正在迈向新的发展。但随着并网光伏发电规模的扩大和容量的增加，其稳定性问题开始被关注。 另一方面，并网光伏发电由于其与常规电力系统有较大区别，如太阳能为间歇式能源，系统中包含大量电子电子器件，光伏系统调节无功能力有限等，这造成了光伏的性能有别于常规机组。并且在实际系统中，小干扰稳定性问题不可避免，因此对于并网光伏系统的小干扰稳定性研究很有必要。 本文利用特征值分析法研究并网光伏系统的小干扰稳定性。首先建立了双极式并网光伏系统的数学模型，包括前级与后级中的六部分模型。而后围绕着平衡点，将数学模型线性化，得到系统的状态矩阵，并通过求得的矩阵特征值，来确定系统稳定情况。再通过使用特征值灵敏度及特征值轨迹的方法，对控制器参数进行调整，以优化特征值的分布。 在此基础上，在上述光伏系统的模型中增加负荷，利用特征值分析法揭示了当系统因缺乏无功导致电压下降，最终引发小干扰失稳的机理。再通过加装无功补偿装置来抑制系统的失稳现象，并经理论分析发现，无功补偿装置中的稳态增益越大，对系统稳定性越有利。最后对上述过程进行仿真验证，用以验证理论分析的正确性。 【关键词】：并网光伏系统 小干扰稳定性 特征值分析 无功补偿
【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;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 课题意义10-11
• 1.3 课题研究现状11-14
• 1.3.1 并网光伏系统的研究现状11-12
• 1.3.2 小干扰稳定性分析在电力系统中的应用12-13
• 1.3.3 小干扰稳定性分析在并网光伏系统中的应用13-14
• 1.4 论文主要章节介绍14-15
• 第二章 小干扰稳定性分析基本原理15-24
• 2.1 动态系统稳定性原理15-17
• 2.1.1 动态系统运动方程15-16
• 2.1.2 系统的运动16-17
• 2.1.3 动态系统渐进稳定性17
• 2.2 李雅普诺夫第一法在小干扰稳定性分析中的应用17-21
• 2.2.1 非线性系统线性化17-19
• 2.2.2 特征值19
• 2.2.3 特征向量19-20
• 2.2.4 模式20-21
• 2.3 电力系统中小干扰稳定性分析21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 并网光伏系统小干扰稳定性分析及其控制器参数的优化设计24-51
• 3.1 三相双极式并网光伏系统结构24-25
• 3.2 太阳能电池25-28
• 3.2.1 太阳能电池基本原理25
• 3.2.2 太阳能电池数学模型25-28
• 3.3 最大功率跟踪28-29
• 3.4 DC-DC 升压型变换器29-30
• 3.5 DC-AC 逆变电路30-31
• 3.6 并网控制模型31-32
• 3.7 电网模型32
• 3.8 光伏系统数学模型32-34
• 3.9 小干扰稳定性分析数学模型34-40
• 3.9.1 电流内环34-35
• 3.9.2 电压外环35
• 3.9.3 系统数学模型的线性化35-37
• 3.9.4 特征值的计算37-40
• 3.10 应用特征值轨迹与特征值灵敏度法设计控制器参数40-46
• 3.11 仿真分析46-49
• 3.12 本章小结49-51
• 第四章 并网光伏系统小干扰失稳现象的控制51-61
• 4.1 电压下降对并网光伏系统小干扰稳定性的影响51-54
• 4.1.1 感应电机的数学模型51-52
• 4.1.2 电压下降对光伏系统小干扰稳定性的影响52-54
• 4.2 SVC 基本原理54-56
• 4.3 SVC 数学模型56-57
• 4.4 SVC 对并网光伏系统小干扰稳定性的影响57-58
• 4.5 仿真结果58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 本文总结61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 发表论文和科研情况说明66-67
• 致谢67-68

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