并网光伏系统中混沌现象的研究

【摘要】：能源革命是当今世界倍受瞩目的议题，随着前两次能源革命所带来的能源消耗日尽以及生态环境问题的日渐显现，可再生资源的开发和利用关切于世，当此时光伏发电凭借自身丰富、清洁以及易于获得的优势被研究者所青睐。并网发电是光伏系统的主流发展趋势，系统的稳定性是影响光伏系统并网运行的重要因素，而混沌现象又是影响电力系统稳定性的重要非线性现象，并网光伏系统作为一种新型电力系统，其混沌现象值得深入研究。 首先，描述了太阳能光伏发电的发展现状和主要发展趋势以及存在问题，详尽叙述了并网光伏系统的一些类型和工作原理。选定两级式光伏发电系统作为研究对象，运用微分方程离散化方法建立了直流变换器和逆变器的模型，利用混沌理论对其进行分析，使系统分岔图分别与系统时域图和李亚普诺夫指数进行比较，揭示了其中的混沌现象产生过程。最终得出结论，在并网光伏系统的直流变换器和逆变器中有产生混沌现象的条件。 其次，从光伏系统的结构特征和单机无穷大系统等效变换两个角度建立了并网光伏系统的微分方程模型。利用了混沌理论，按照其分析微分方程的方法，计算出其雅可比矩阵特征值，搜索从分岔到倍周期分岔再到混沌的演化过程中参数的变化趋势。得到的结果是一个模型出现了混沌现象，另一个模型并未出现混沌现象。经过分析得出结论，并网光伏系统的线性微分方程模型不出现混沌现象，而充分考虑非线性因素的并网光伏系统具备发生混沌现象的条件。 本文最终的结论是，在并网光伏系统的变换器部分和并网结点处均具备混沌现象产生的条件。 【关键词】：并网光伏系统 混沌 差分方程 李亚普诺夫指数 微分方程
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 本课题研究背景与意义9-11
• 1.2 混沌理论在光伏发电系统中的研究现状11-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 第二章 混沌理论及其在电力系统中的应用14-31
• 2.1 混沌理论的相关概念14-19
• 2.1.1 相关知识介绍14-15
• 2.1.2 线性化分析与局部稳定性[59-61]15-16
• 2.1.3 微分方程中混沌现象的分析16-19
• 2.2 电力系统中的混沌现象19-30
• 2.2.1 直流变换器中的混沌现象19-25
• 2.2.2 单机无穷大电力系统中的混沌现象25-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 并网光伏发电系统31-45
• 3.1 并网光伏系统的基本结构31-35
• 3.1.1 光伏电源的组成31-32
• 3.1.2 并网光伏系统中的变换器32-34
• 3.1.3 并网光伏系统的并网部分34-35
• 3.2 并网光伏系统优势及存在问题35-36
• 3.2.1 并网光伏系统的优势35-36
• 3.2.2 并网光伏系统中所存在的问题36
• 3.3 并网光伏系统并网部分的混沌现象36-43
• 3.3.1 单相并网光伏系统整体模型37-39
• 3.3.2 仿真分析39-43
• 3.3.3 系统运动性质分析43
• 3.3.4 总结43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 并网光伏系统变换器中的混沌现象45-66
• 4.1 并网光伏系统中 boost 变换器中的混沌现象45-59
• 4.1.1 100 kW 光伏阵列的参数选择45-46
• 4.1.2 Boost 变换器的设计46-48
• 4.1.3 Boost 变换器中的混沌现象产生过程48-51
• 4.1.4 仿真及结果分析51-59
• 4.2 并网光伏系统单相逆变器中的混沌现象59-65
• 4.2.1 逆变器的建模及控制分析60-61
• 4.2.2 逆变器运行的定点稳定性分析61-62
• 4.2.3 逆变器混沌现象发生过程62-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 总结66-67
• 参考文献67-72
• 发表论文和科研情况说明72-73
• 致谢73-74
• 附录 1 基于.m 文件的直流变换器分岔点搜索程序74-75
• 附录 2 基于.m 文件的逆变器分岔点搜索程序75-76
• 附录 3 基于.m 文件的逆变器分岔点搜索程序76-77
• 附录 4 离散映射参数公式77-78

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