光伏并网系统动态建模研究

【摘要】：随着能源问题的日益突出和光伏技术的进一步发展，光伏并网发电在世界范围内应用十分广泛。由于光伏发电的发电特点与常规电源不同，使得光伏并网系统动态运行特性的分析研究已经成为电力领域及光伏产业共同关心的重要内容，而建立光伏并网系统的动态模型是其首要的关键步骤，具有重要的研究意义。本文的主要研究内容如下： ①建立了两级式三相并网光伏系统的小信号模型，并在此基础上利用特征值法验证了小信号稳定性，计算了系统控制参数的灵敏度，分析了它们对系统小干扰稳定性的影响；给出了各个参数变化对系统全部特征值的影响情况，以便通过合理选择系统控制参数来改善系统的小干扰稳定性。 ②由于状态空间平均模型必须是建立在“准稳态”假定的基础之上，不能用于系统的大干扰情况下的建模分析，本文将动态相量法引入到光伏并网系统的建模分析中。根据动态相量法的基本原理，分别在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下推导了两级式光伏并网系统在平衡状态下的动态相量模型，该模型包括前级Boost升压部分、后级逆变部分和控制部分的动态相量模型。最后通过仿真验证了该动态相量模型的正确性，得出动态相量模型具有仿真精度高、仿真速度快的结论。 ③将动态相量法应用于不对称三相光伏逆变器的建模当中，并结合对称分量法，建立了三相逆变器在不对称故障情况下的动态相量模型，仿真和实验验证结果表明动态相量模型具备分析光伏逆变器不对称运行情况下暂态响应特性的能力，并且显著减少了仿真所需时间。 【关键词】：光伏并网系统 小信号模型 动态相量法 平衡状态 不对称故障
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 光伏开发的必要性8
• 1.2 光伏并网系统拓扑结构8-10
• 1.3 光伏并网系统建模概述10-17
• 1.3.1 光伏电池的数学模型11-13
• 1.3.2 逆变器建模13-14
• 1.3.3 控制部分建模14-15
• 1.3.4 MPPT 模型15
• 1.3.5 光伏并网系统整体模型15-17
• 1.4 动态相量法的发展与应用17-18
• 1.5 论文研究的主要内容18-20
• 2 光伏并网系统小信号建模及控制参数灵敏度分析20-30
• 2.1 小干扰稳定性分析方法20-23
• 2.1.1 李雅普诺夫线性化方法概述20-21
• 2.1.2 特征值21-22
• 2.1.3 特征向量22
• 2.1.4 灵敏度22-23
• 2.2 光伏并网系统小信号模型23-27
• 2.2.1 主电路小信号模型23-24
• 2.2.2 光伏输出电压控制的小信号模型24-25
• 2.2.3 电流内环电压外环小信号模型25-27
• 2.2.4 光伏并网系统整体模型27
• 2.3 光伏并网系统稳定性分析27-28
• 2.4 控制参数灵敏度分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 光伏并网系统动态相量模型30-52
• 3.1 传统相量法基本原理30-41
• 3.1.1 传统相量30-31
• 3.1.2 动态相量的概念31-32
• 3.1.3 动态相量的特性32-36
• 3.1.4 动态相量与传统相量的比较36-39
• 3.1.5 三相系统中的动态相量39-40
• 3.1.6 动态相量与 Park 变换40-41
• 3.1.7 动态相量与 Clarke 变换41
• 3.2 光伏并网系统动态相量模型的建立41-50
• 3.2.1 Boost 电路的动态相量模型41-42
• 3.2.2 三相静止坐标系下并网逆变器的动态相量模型42-47
• 3.2.3 旋转坐标系下并网逆变器的建模47-48
• 3.2.4 仿真结果与分析48-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 不对称三相逆变器动态相量模型52-70
• 4.1 光伏逆变器动态相量模型的建立52-56
• 4.2 仿真结果与分析56-64
• 4.3 实验验证64-68
• 4.4 本章小结68-70
• 5 总结与展望70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-80
• 附录80

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