光伏并网功率调节系统的研究

【摘要】：太阳能作为可再生清洁能源，利用价值较高，而光伏并网发电技术是利用太阳能的有效途径，因此，对光伏并网功率调节系统的研究是至关重要的。光伏并网功率调节系统（PVPC）的理论基础是并网逆变器和有源电力滤波器在拓扑结构、工作原理以及控制策略上存在统一之处，两者的功能可通过控制并网逆变器一并实现，在并网发电的同时还能实现无功补偿及谐波抑制的功能，并在功率调节的基础上实现孤岛检测功能。为实现以上功能，针对光伏并网功率调节系统展开研究，主要内容如下： 首先，因在PVPC中实现无功补偿及谐波抑制功能的核心环节是实时准确的检测负载侧的谐波及无功电流，故深入研究了基于平均有功功率理论的检测方法，该检测方法需要低通滤波器提取直流分量，而低通滤波器具有固定的延时，为解决由此造成的延时，提出将谐波和无功电流作为反馈信号，引入含比例-积分-微分（PID）调节的反馈环节来加快其检测速度。通过仿真分析，验证了改进后的检测方法更具快速性。 其次，研究PVPC的控制目标及控制方法。该系统的控制包括两方面：一是对光伏阵列的MPPT控制，此处采用爬山法以保证光伏阵列输出最大有功功率；二是并网逆变器的电压外环电流内环双环控制，采用准PR控制技术跟踪指令电流，该指令电流由稳压环控制得到的有功电流和上述方法检测得到的无功及谐波电流合成而得，从而抑制谐波，同时输出有功和补偿无功功率，并在调节无功功率的基础上实现孤岛检测。 最后，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，验证PVPC的可行性。仿真结果表明，最大功率跟踪控制和双环控制策略能实现其功能，光伏并网功率调节系统可实现并网发电和无功补偿及谐波抑制功能，并能在光照强度变化以及改变无功补偿程度时灵活调节有功功率和无功功率，同时可通过控制无功补偿的程度快速检测出孤岛效应。 【关键词】：最大功率点跟踪 谐波及无功电流 控制策略 孤岛检测 PVPC
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 光伏并网功率调节系统的研究现状10-14
• 1.2.1 光伏并网发电技术的研究现状10-12
• 1.2.2 无功补偿及谐波抑制技术的研究现状12-13
• 1.2.3 孤岛检测技术的研究现状13-14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 2 光伏并网功率调节系统的理论基础16-24
• 2.1 光伏并网系统16-19
• 2.1.1 光伏并网系统的拓扑结构16-18
• 2.1.2 光伏并网系统工作原理18-19
• 2.2 单相有源电力滤波器19-22
• 2.2.1 单相有源电力滤波器的拓扑结构19-21
• 2.2.2 单相有源电力滤波器的工作原理21-22
• 2.3 光伏并网系统与有源电力滤波器的对比分析22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 谐波及无功电流检测方法24-35
• 3.1 基于瞬时无功理论的检测方法24-25
• 3.2 有功电流分离法25-27
• 3.3 改进的谐波及无功电流检测方法27-34
• 3.3.1 基于平均有功功率的检测方法原理28-29
• 3.3.2 基于平均有功功率理论的改进检测方法29-30
• 3.3.3 仿真分析30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 并网功率调节系统控制策略35-52
• 4.1 并网功率调节系统控制目标及方法35-36
• 4.2 电流内环控制36-39
• 4.2.1 准 PR 控制方法分析36-38
• 4.2.2 准 PR 控制参数设计38-39
• 4.3 电压外环控制39-41
• 4.3.1 电压外环控制方法分析39-40
• 4.3.2 电压外环 PI 参数设计40-41
• 4.4 光伏电池 MPPT 控制41-49
• 4.4.1 光伏电池原理41-45
• 4.4.2 最大功率跟踪方法45-49
• 4.5 基于功率调节的孤岛检测方法49-51
• 4.5.1 孤岛检测标准49
• 4.5.2 基于功率调节的孤岛检测原理49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 光伏并网功率调节系统仿真研究52-61
• 5.1 并网功率调节系统仿真模型52-57
• 5.1.1 整体仿真模型52-53
• 5.1.2 光伏电池及 MPPT 仿真模块53-55
• 5.1.3 电流检测及双闭环仿真模块55-57
• 5.2 并网功率调节系统仿真分析57-60
• 5.2.1 标准状况下的仿真分析57-58
• 5.2.2 光照强度变化时的仿真分析58
• 5.2.3 无功补偿变化时的仿真分析58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 6 结论61-62
• 参考文献62-64
• 攻读硕士期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65

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