光伏并网系统混合实时仿真研究

【摘要】：作为清洁的可再生能源，太阳能光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容。由于太阳能受天气影响较大，光伏发电不同于常规电源的发电特点，其输出功率具有间歇性、波动性。因此，光伏并网发电系统的建模与仿真研究成为光伏发电领域的重要课题。 本课题的目的是构建一个基于实时数字仿真装置（RTDS）的光伏并网混合实时仿真系统。这种仿真方法兼具物理仿真实验和数字仿真的优点：相对于物理实验，它建模方便，计算快捷，具有良好的扩展性和兼容性；相对于纯数字实验，它更接近实际情况，能提供更加精确的仿真结果。 本文首先介绍了目前光伏并网系统的研究状况和电力系统仿真方法的分类，重点阐述了数字物理混合仿真的国内外研究现状及其在光伏并网系统中的应用。然后在RTDS平台上搭建了光伏并网实时仿真系统，通过对实时仿真系统计算资源的分配和数字物理接口研究，进行了光伏并网数字物理混合系统的整体设计，并取得了光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)、局部阴影下的MPPT和并网控制的实时数字仿真和数字物理混合仿真的研究结果。 最后，对毕业设计的研究工作进行了总结，并对将来的研究方向进行了展望。 【关键词】：光伏并网 RTDS 数字物理混合 局部阴影 MPPT
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM743
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 光伏产业发展研究现状10-11
• 1.3 电力系统仿真简介11-14
• 1.3.1 物理仿真、数字仿真和数字物理混合仿真12
• 1.3.2 电磁暂态仿真、机电暂态仿真和中长期动态仿真12-13
• 1.3.3 实时仿真和非实时仿真13-14
• 1.4 数字物理混合仿真的应用14-15
• 1.4.1 数字物理混合仿真介绍14-15
• 1.4.2 数字物理混合仿真研究现状15
• 1.5 本文主要研究内容15-17
• 第二章 光伏并网系统建模17-36
• 2.0 引言17
• 2.1 光伏发电系统结构17-19
• 2.2 光伏电池板19-23
• 2.2.1 光伏电池等效模型20-21
• 2.2.2 光伏阵列等效模型21-22
• 2.2.3 光伏电池板输出特性22-23
• 2.3 斩波升压部分23-27
• 2.3.1 Boost 电路23-24
• 2.3.2 最大功率点跟踪24-27
• 2.4 逆变并网部分27-35
• 2.4.1 三相坐标变换28-30
• 2.4.2 状态解耦30-31
• 2.4.3 双闭环矢量控制系统设计31-35
• 2.5 并网电流谐波分析35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 光伏并网实时仿真系统数字仿真36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 实时数字仿真平台 RTDS36-40
• 3.2.1 RTDS 简介36-37
• 3.2.2 RTDS 的硬件结构37-38
• 3.2.3 RTDS 的软件结构38-39
• 3.2.4 RTDS 功能及应用领域39-40
• 3.3 RTDS 数字仿真40-53
• 3.3.1 光伏电池板40-43
• 3.3.2 斩波升压部分43-46
• 3.3.3 逆变并网部分46-48
• 3.3.4 大步长小步长仿真接口48-50
• 3.3.5 系统计算资源分配50
• 3.3.6 仿真结果分析50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 光伏并网系统数字物理混合仿真54-68
• 4.1 引言54
• 4.2 光伏并网混合实时仿真整体方案设计54-55
• 4.3 光伏并网混合实时仿真系统资源分配55-57
• 4.3.1 计算资源分配原则55-56
• 4.3.2 RTDS 硬件资源分配56
• 4.3.3 系统资源分配图56-57
• 4.4 数字物理混合仿真57-67
• 4.4.1 数字部分57-58
• 4.4.2 物理部分58-61
• 4.4.3 数字物理接口61-63
• 4.4.4 仿真结果分析63-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 光伏并网系统局部阴影下最大功率跟踪68-79
• 5.1 引言68
• 5.2 传统 MPPT 方法在局部阴影下效果68-70
• 5.3 局部阴影下优化 MPPT 算法70-75
• 5.4 优化 MPPT 算法仿真结果与分析75-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 总结和展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-87
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录87-90
• 附件90

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