微电网中分布式光伏发电控制策略研究

【摘要】：近年来,分布式发电以其能就地消化电力,减少集中输电的线路损耗,与大电网供电互为补充,减少电网容量,可以减少对环境的污染等优点受到了广泛关注,尤其是光伏和风力发电得到了快速发展。然而,随着分布式电源接入大电网的数量不断增加,其本身存在的单机接入成本高、对大电网是一个不可控源及并入电网的结构限制等问题也日益凸现出来,这在很大程度上限制了分布式电源的发展。为了协调分布式电源与大电网间的矛盾,充分挖掘分布式发电为电网和用户所带来的价值,美国、欧盟、日本等国相继提出了微电网(Micro grid)的概念。微电网既突破了分布式电源的发展瓶颈,又增强了大电网的末端供电能力。但其改变了系统的结构和性能,使得系统管理趋于复杂化,因此,微电网拥有独特的能量管理系统,光伏电源想要融入其中,必须在发电控制方面与其良好配合。并网运行时,微电网能量管理系统要求光伏电源以电流源形式运行,中央管理器以程序指令方式统筹各个逆变器发送电能,同时要求各逆变器尽量减小输出电能的谐波含量。本文在光伏逆变器并网建模基础上,提出空间矢量脉宽调制定功率控制策略,使光伏逆变器按中央管理器指令定功率发送电能。通过仿真结果和物理实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。孤岛运行时,由于失去大电网的支撑,母线电压会产生波动。这时,微电网能量管理系统要求光伏电源转变控制策略以电压源形式运行,动态维持微电网内能量平衡,稳定母线电压。本文提出光伏逆变器采用基于主从模式的下垂控制,维持微电网能量平衡,为其它分布式电源运行提供支持,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。并网/孤岛切换过程中,如果微电网内旋转负载比例过高,有可能会因为中央管理器孤岛检测时间过长或线路传输延时等情形导致运行状态切换失败。本文提出采用超级电容器和DC/DC斩波电路构成储能装置,给切换过程提供能量支撑,稳定逆变器直流侧电压,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。 【关键词】：微电网 光伏发电 超级电容器 定功率控制 下垂控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 微电网能量平衡控制9-11
• 1.2.1 微电网能量控制需求9-10
• 1.2.2 微电网能量管理系统10-11
• 1.3 微电网中分布式光伏发电控制研究11-13
• 1.4 本文研究主要内容及章节安排13-15
• 1.4.1 本文的主要研究内容13-14
• 1.4.2 论文章节安排14-15
• 2 微电网中光伏发电控制策略及仿真15-35
• 2.1 微电网的拓扑结构及光伏逆变器建模15-18
• 2.1.1 微电网的拓扑结构15-16
• 2.1.2 光伏逆变器建模16-18
• 2.2 并网光伏逆变器控制及仿真18-22
• 2.2.1 并网光伏逆变器控制18-19
• 2.2.2 并网光伏发电仿真及分析19-22
• 2.3 孤岛光伏逆变器控制及仿真22-28
• 2.3.1 孤岛光伏逆变器控制22-25
• 2.3.2 孤岛光伏发电仿真及分析25-28
• 2.4 行状态切换控制及仿真28-34
• 2.4.1 储能装置建模及控制28-31
• 2.4.2 运行状态切换仿真及分析31-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 物理实验平台设计与实现35-50
• 3.1 实验平台整体结构35-37
• 3.2 实验平台主电路设计37-38
• 3.3 实验平台控制电路硬件设计38-42
• 3.3.1 DSP芯片选择38
• 3.3.2 驱动保护电路38-39
• 3.3.3 电压电流采样电路39-42
• 3.4 实验平台控制电路软件设计42-49
• 3.4.1 主程序42-44
• 3.4.2 PI控制器程序44-46
• 3.4.3 锁相环程序46-47
• 3.4.4 空间电压脉宽调制程序47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 实验结果与分析50-56
• 4.1 光伏电池板特性分析50-51
• 4.2 系统实验结果与分析51-55
• 4.2.1 调试关键节点波形分析51-53
• 4.2.2 并网实验结果与分析53-54
• 4.2.3 孤岛实验结果与分析54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 附录A 光伏微电源建模实验数据60-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

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