微网光伏并网及电能质量控制系统

【摘要】：随着世界各国加大对可再生能源的开发与利用,太阳能光伏发电(PV)产业发展迅速。基于可再生能源的分布式微型电网(Microgrid)技术能够提高能源利用率,同时保持较高的供电质量,近年来倍受关注。微网光伏并网发电系统发电规模小,渗透率高,主要分布于电网末梢,是微网中重要的微源,逐渐成为国内外的研究热点。本文以微网光伏并网及电能质量控制系统(GPQC)为研究对象,讨论其并网发电和电能质量控制双重功能,供能同时改善微网电能质量。 本文在对比微网光伏并网系统和有源电力滤波器(APF)的系统结构和工作原理基础上,分析得出微网光伏系统并网逆变器与有源滤波器具备相同的主电路拓扑结构,运行方式和控制方法上也均有相同之处,理论上可以进行统一控制,使光伏并网系统同时实现APF功能。GPQC系统能节省微网单独配置有源滤波等被动治理装备的硬件开销,使得新能源发电更加绿色环保,对含多种分布式能源形式的微网并网电能质量控制也有一定参考价值。 文章分析了微网光伏并网及电能质量控制系统的基本原理,建立了数学模型,针对并网有功电流、无功电流、谐波电流等的复合控制,提出了无差拍复合控制方法。指令信号计算将光伏并网输出和直流侧电压恒定所需的有功电流,补偿所需的无功及谐波电流统一起来,形成复合控制电流指令,基于复合校正的无差拍电流跟踪控制使系统实现对指令电流快速无差跟踪。利用最大功率点跟踪算法(MPPT)确定并网最大有功电流,根据瞬时功率理论进行谐波检测并形成复合控制指令计算。在上述理论分析的基础上,阐述了GPQC系统各部分的设计,包括主电路参数设计,DSP控制系统硬件部分的设计,控制算法的软件实现。仿真 【关键词】：微网 光伏并网 电能质量 瞬时功率理论 无差拍
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插图索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题的背景及意义13-14
• 1.2 微网光伏发电技术发展现状14-17
• 1.2.1 微网发展现状14-16
• 1.2.2 光伏发电发展现状16-17
• 1.3 电能质量控制技术研究现状17-19
• 1.4 本文主要工作19-21
• 第2章 系统原理21-30
• 2.1 微网光伏并网系统和有源电力滤波器对比分析21-24
• 2.2 微网光伏并网及电能质量控制系统24-29
• 2.2.1 系统结构与原理24-27
• 2.2.2 系统数学模型27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 无差拍复合控制30-44
• 3.1 无差拍复合控制结构30-31
• 3.2 无差拍复合控制原理31-34
• 3.3 最大功率点跟踪34-37
• 3.4 指令信号计算37-40
• 3.4.1 瞬时无功理论37-39
• 3.4.2 复合控制指令计算39-40
• 3.5 仿真分析40-42
• 3.6 实验研究42-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 系统硬件设计44-60
• 4.1 主电路设计44-50
• 4.1.1 功率模块44-48
• 4.1.2 Boost 储能电感48-50
• 4.2 DSP 控制系统设计50-59
• 4.2.1 主处理器模块50-54
• 4.2.3 功率模块接口电路54-55
• 4.2.4 HMI 模块55-56
• 4.2.5 保护电路56-57
• 4.2.6 电磁干扰与电磁兼容57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 控制算法软件设计60-69
• 5.1 软件开发环境60-61
• 5.2 主程序61-66
• 5.2.1 谐波检测63-64
• 5.2.2 直流侧电压PI 控制64-65
• 5.2.3 电流指令合成65-66
• 5.3 中断程序66-68
• 5.3.1 软件锁相环66-67
• 5.3.2 HMI 人机交互67-68
• 5.4 flash 程序移植68
• 5.5 本章小结68-69
• 总结和展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录 A 攻读学位期间获得的研究成果76

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