分布式光伏发电系统协调控制

【摘要】：分布式光伏发电系统距离用户较近,既能够直接向附近的负载供电,也可以回馈电网,并可以解决一些特殊电力用户的用电需求,支持原有配电网的经济运行特性。分布式光伏发电系统在并网和离网两种状态下的不恰当切换会对电力系统的正常稳定运行带来许多挑战和问题。为了充分协调电网与分布式光伏发电系统之间的矛盾,本文改进一种协调控制策略,全面协调分布式光伏发电系统在并网和离网两种大的状态下的平滑切换。本文的具体工作包括：第一,在分析光伏逆变装置结构功能特性、输出状态特性的基础上,光伏逆变装置采用一种基于瞬时电流直接控制算法的控制策略。该控制算法在逆变侧直接控制瞬时电流,结构简单,输出波形效果好。分析光伏逆变装置的主电路结构,对基于瞬时电流直接控制算法的电流脉宽调制方法作具体分析,通过Matlab仿真和搭建样机实验验证所用算法的正确性,然后分析了储能装置的功率配置原理和控制方法。第二,改进一种协调控制策略。更有效的协调分布式光伏发电系统在并网模式、离网状态下最大功率跟踪模式、离网状态下负载功率匹配运行模式、离网状态下遇限切除模式共四种模式的平滑切换。根据计算出分布式光伏发电系统、储能装置、电网和负载的功率平衡状态,设计出相应的算法,协调各个运行状态的平滑切换,使光伏电池尽可能工作在最大功率输出状态。分析能量协调控制下储能装置运行方式,减少储能装置充放电次数,避免过充过放电。搭建仿真平台,验证所提控制策略的可行性。第三,分布式光伏发电协调控制系统软硬件设计。硬件设计主要包括控制系统主电路设计、多功能拓展电路设计、逆变装置用IGBT吸收电路设计、温度传感器的选型和误差校正等几个方面。软件设计主要包括DSP程序设计和F28335与人机交互界面通讯设计。把改进的协调控制策略通过协调控制系统软硬件的设计具体实现。第四,实验平台设计。主要包括分布式光伏发电系统实验平台设计和人机交互系统设计。介绍了实验平台电路参数选型、光伏发电系统逆变装置实物图与电气一次接线图。设计了触摸屏人机交互界面,对DSP与触摸屏通信方式进行了介绍。在实验平台上完成相关实验。 【关键词】：分布式光伏发电 瞬时电流直接控制 协调控制 逆变装置 储能装置
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 分布式光伏发电系统协调控制策略12-13
• 1.4 本文的研究内容及章节安排13-16
• 1.4.1 本文研究内容13-14
• 1.4.2 本文章节安排14-16
• 第2章 分布式光伏发电逆变装置设计及储能装置控制方法16-30
• 2.1 分布式光伏发电系统逆变装置和储能装置介绍16-20
• 2.1.1 逆变装置介绍17-18
• 2.1.2 储能装置介绍18-20
• 2.2 瞬时电流直接控制理论20-21
• 2.3 光伏发电装置最大功率跟踪方法设计21-22
• 2.4 分布式光伏逆变装置仿真与实验验证22-24
• 2.4.1 分布式光伏逆变装置仿真22-24
• 2.4.2 实验验证24
• 2.5 光伏逆变装置遇到的实际问题及解决办法24-25
• 2.5.1 温升问题及解决办法24-25
• 2.5.2 功耗问题及解决办法25
• 2.6 储能装置的功率配置原理与控制方法25-30
• 2.6.1 储能配置原理25-27
• 2.6.2 储能装置类别选择27-28
• 2.6.3 储能装置控制方法28-30
• 第3章 系统能量协调控制策略设计30-46
• 3.1 系统整体控制策略架构设计30
• 3.2 系统协调运行状态设计30-33
• 3.3 系统能量协调控制策略33-40
• 3.3.1 并网模式34-36
• 3.3.2 离网状态下最大功率跟踪模式36-38
• 3.3.3 离网状态下负载功率匹配运行模式38-39
• 3.3.4 离网状态下遇限切除模式39-40
• 3.4 能量协调控制策略的具体实现40-41
• 3.5 能量协调控制下储能装置运行方式41-43
• 3.6 能量协调控制仿真43-46
• 3.6.1 并网运行43-44
• 3.6.2 离网运行44-46
• 第4章 分布式光伏发电协调控制系统软硬件设计46-64
• 4.1 控制系统主控电路设计46-49
• 4.1.1 主控芯片电源模块电路设计47
• 4.1.2 实时时钟模块电路设计47-48
• 4.1.3 非易失数据存储电路设计48
• 4.1.4 通讯模块电路设计48-49
• 4.2 多功能拓展电路设计49-51
• 4.2.1 模拟量采集电路设计49-50
• 4.2.2 开入量电路设计50
• 4.2.3 开出量电路设计50-51
• 4.2.4 直流侧电压采样电路设计51
• 4.3 逆变装置用IGBT吸收电路设计51-55
• 4.3.1 吸收电路类型选择52-54
• 4.3.2 吸收电路仿真分析54-55
• 4.4 温度传感器的选型和误差修正55-58
• 4.4.1 温度测量误差分析55-56
• 4.4.2 线性插值软件修正56-57
• 4.4.3 温度补偿的程序设计57-58
• 4.5 协调控制系统软件设计58-64
• 4.5.1 系统总体程序设计59
• 4.5.2 DSP程序设计59-61
• 4.5.3 F28335与HMI通讯设计61-64
• 第5章 实验平台设计64-70
• 5.1 分布式光伏发电系统实验平台介绍64-66
• 5.1.1 电路参数选择64-65
• 5.1.2 光伏发电系统逆变装置实物图65-66
• 5.2 人机交互系统的设计66-70
• 5.2.1 触摸屏人机界面设计66-68
• 5.2.2 触摸屏与DSP通信方式介绍68-70
• 第6章 本文总结及展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况77

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