微电网中光伏逆变器协调补偿策略研究

【摘要】：社会对能源的需求和因化石能源过度使用引起的环境问题之间的矛盾,使得新能源发电被日益重视。光伏发电由于能量充足且受地域影响较小,是目前分布式发电中极具代表性的一种。但是分布式电源大规模的并网给传统电网带来了很大的影响,而以微电网形式接入大电网是解决新能源并网的有效途径。因此,研究光伏发电系统并入微电网时的控制具有很重要的意义。 在直流侧没有安装蓄电池的情况下,光伏电池是光伏发电系统唯一的功率发生源,因此当阴雨天和晚上时光伏发电系统将停止供电。微网中的光伏系统在这些时段处于闲置状态,系统利用率低,在昼夜交替的情况下每天都会重复从微网中解列和并列,对光伏系统造成很大影响,系统使用寿命缩短。为了解决这一问题,在本文中提出一种新的控制方法,在正常情况下当光伏系统发电时,能同时发出有功和补偿系统无功,当光照强度很低时,仍能对系统内的无功负载进行补偿。 本文做了以下工作： 1、建立光伏电池工程模型,最大功率跟踪采用扰动观察法。在Matlab/Simulink中搭建了4kW光伏电池最大功率跟踪模型。 2、提出在光伏并网发电的同时对电网负载进行无功补偿的技术。本文基于瞬时无功功率理论,利用dq坐标变换实现光伏并网发电系统三相逆变电流的解耦控制。在dq坐标上分别对逆变器输出电流有功分量和无功分量进行调节,使得系统在输出有功同时补偿电网无功。 3、建立V/f控制模型,V/f控制作为微电网孤岛模式下主控微源的控制策略。基于光伏逆变器的容量,设计一种协调控制策略,使光伏逆变器在不同光照强度下,可在容量范围内根据负载无功的变化输出无功,超出光伏逆变器无功补偿范围的由主控微源提供。基于以上控制策略搭建微网仿真模型,对微网的各种工况进行了仿真分析。 4、用逆变器部分补偿负载无功的方法检测孤岛,通过仿真验证该方法的有效性。 【关键词】：光伏发电 瞬时无功功率理论 无功补偿 协调控制 孤岛检测
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 现有光伏并网发电技术存在的不足12-13
• 1.3 电网系统的无功需求与补偿13-15
• 1.3.1 电网电能质量对无功的标准要求13
• 1.3.2 电网负载对无功的需求13-14
• 1.3.3 电网中的无功质量问题14
• 1.3.4 无功补偿的方法14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 光伏电池的建模与控制17-31
• 2.1 光伏电池工作原理17-18
• 2.2 光伏电池建模18-23
• 2.2.1 光伏电池数学模型18-19
• 2.2.2 光伏电池仿真模型19-21
• 2.2.3 光伏电池仿真分析21-23
• 2.3 光伏电池最大功率点跟踪控制23-30
• 2.3.1 最大功率跟踪原理24-26
• 2.3.2 最大功率跟踪控制实现26-27
• 2.3.3 光伏电池最大功率跟踪仿真分析27-30
• 2.4 小结30-31
• 第3章 具有无功补偿功能的光伏并网系统31-47
• 3.1 无功功率理论的研究31-33
• 3.1.1 平均功率理论31-32
• 3.1.2 瞬时无功功率理论32-33
• 3.1.3 两者比较分析33
• 3.2 基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法33-35
• 3.3 系统的电路结构35-46
• 3.3.1 光伏并网发电系统的电路结构35-36
• 3.3.2 逆变器的调制技术36-40
• 3.3.3 交流侧LC滤波器的设计原则40
• 3.3.4 仿真分析模型40-41
• 3.3.5 仿真结果与分析41-46
• 3.4 小结46-47
• 第4章 微电网协调无功控制47-60
• 4.1 V/f控制47-51
• 4.2 微网中光伏逆变器输出无功分量的控制51-52
• 4.3 仿真分析52-59
• 4.4 小结59-60
• 第5章 含光伏系统的微电网孤岛检测方法60-67
• 5.1 孤岛检测标准60-61
• 5.2 孤岛检测电路与原理61-62
• 5.3 微网检测孤岛方法62-64
• 5.4 基于无功补偿的孤岛检测方法64-66
• 5.5 小结66-67
• 结论与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果73

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