分布式光伏直流电源及其换流站功率控制研究

【摘要】：目前,环境污染和能源短缺的问题愈演愈烈,对可再生能源的利用越来越受到人们的重视,光伏发电这一种有效利用太阳能的方式以极快的速度发展了起来。本论文将分布式光伏直流电源和换流站的功率控制作为主要研究对象,建立了光伏直流电源的数学模型,在换流站的控制方面选取了一种基于柔性直流输电的模式,建立了换流站的稳态功率运行模型,分析了换流站的各种运行状态。这些为功率控制的策略分析,控制系统的研究提供了理论依据。首先,本文阐述了太阳能光伏直流电源的工作原理,分析了外界环境因素变化时对光伏直流电源的影响,建立了光伏直流电源的数学模型,对数学模型展开分析,得出光伏直流电源最大功率点处的内阻与外接负载的关系。介绍了几种常见的最大功率点跟踪算法。其次,对换流站建立了数学模型,并根据部分参数产生变化对于换流站运行方式的影响展开讨论。然后,对电网电压处于平衡及不平衡两种状态下的换流站控制方法进行了建模和研究,并建立了基于单同步旋转坐标系软件锁相环和基于双同步旋转坐标系软件锁相环的数学模型,分析了其锁相原理和控制方法。最后,根据对两种锁相环及换流站功率控制策略的研究,在MATLAB软件平台上对锁相环和换流站搭建模型,运用可编程电源模块的形式对锁相环和换流站进行了包括三相电网电压平衡及不平衡两种状态的仿真,对输出波形结果进行了对比,验证了换流站功率控制策略的有效性。 【关键词】：分布式光伏直流电源 最大功率点跟踪 换流站 功率控制 锁相环
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM721.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景8
• 1.2 光伏直流电源并网换流站的控制8-9
• 1.3 国内外研究现状9-11
• 1.4 论文的主要内容11-12
• 1.5 本章小结12-14
• 第2章 光伏发电系统结构14-34
• 2.1 光伏发电系统结构简介14-15
• 2.2 光伏直流电源的工作原理15-16
• 2.3 光伏直流电源的物理模型16-21
• 2.3.1 光伏电池的工程数学模型18-19
• 2.3.2 光伏电池的输出特性19-21
• 2.4 最大功率点跟踪概述21-27
• 2.4.1 恒压跟踪法23
• 2.4.2 开路电压法23-24
• 2.4.3 扰动观察法24-25
• 2.4.4 三点比较法25-26
• 2.4.5 短路电流法26-27
• 2.5 铅酸蓄电池27-28
• 2.5.1 铅酸蓄电池的工作原理27-28
• 2.5.2 充电过程28
• 2.6 BOOST电路28-30
• 2.6.1 BOOST电路数学模型29-30
• 2.7 孤岛效应检测技术30-33
• 2.7.1 孤岛效应的含义及危害30-31
• 2.7.2 孤岛效应的检测方法31-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第3章 柔性直流并网换流站技术简介34-42
• 3.1 柔性直流并网换流站的构成34-35
• 3.2 柔性直流并网换流站数学模型35-39
• 3.2.1 换流站稳态工况下的标么值35-36
• 3.2.2 换流站稳态功率特性分析36-38
• 3.2.3 δ变化时对系统的影响38-39
• 3.3 换流站功率数学模型39-41
• 3.3.1 换流站的瞬时功率模型在dq坐标系下的表示40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 换流站的功率控制研究42-56
• 4.1 柔性直流并网技术的功率控制42
• 4.2 基于电压定向定频的换流站控制方式42-44
• 4.3 电网电压三相不平衡状态下数学模型的建立44-46
• 4.4 基于正、负dq旋转坐标系下的换流站控制策略46-47
• 4.5 锁相部分研究47-55
• 4.5.1 基于单同步旋转坐标系软件锁相环47-50
• 4.5.2 基于双同步旋转坐标系软件锁相环50-53
• 4.5.3 解耦网络分析53-54
• 4.5.4 参数计算54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 仿真分析56-70
• 5.1 基于单同步旋转坐标系软件锁相环的仿真56-59
• 5.1.1 SSRF SPLL锁相环仿真结果与分析57-59
• 5.2 基于双同步旋转坐标系软件锁相环DDSRF-SPLL的仿真59-63
• 5.2.1 DDSRF-SPLL锁相环仿真结果与分析61-63
• 5.3 换流站模型的建立与仿真63-69
• 5.3.1 三相电网电压平衡状态时的换流站模型及仿真63-66
• 5.3.2 三相电网电压不平衡状态时的换流站模型及仿真66-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间所发表的论文76-78
• 致谢78-80
• 个人简历80

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