厄立特里亚高渗透率光伏/储能配电系统的频率和电压控制

【摘要】：采用光伏并网发电已呈增长态势,然而,光伏发电的间歇性可能会导致发出功率与需求之间不匹配,本文旨在基于电压和频率控制之上控制电网连接光伏/电池系统的输出功率来支持一个包含住宅负荷的孤立的低压配电系统。 基于光伏的基本理论和标准数据表,光伏模块及其特性忄在Simulink进行模拟及研究,光伏/电池系统是由通过升压型DC-DC转换器连接光伏阵列以一个共同的直流母线和电池是通过双向DC-DC转换器连接到直流母线形成。DC-AC转换器被用来将光伏/电池系统连接到电网,DC-DC转换器被用来跟踪最大可用光伏发电量。双向转换器用来控制的功率流入或流出储能装置,同时也用于调节直流母线电压,DC-AC转换器输出与电网同步的交流电压,并允许有功和无功的解耦控制注入到电网。本文所列模型及控制方案的有效性均由仿真结果进行验证。 住宅负荷是高度可变的,光伏发电装置和住宅负荷的同时具有可变性将在含光伏的电力系统中产生不良效果。为了防止在电网的任何不良影响,电网中的有功和无功功率应响应于光伏发电的变化和本地负载的需求。为了实现这一目标,本文提出一种新的算法,即通过高时间分辨率的辐照度数据和住宅负荷需求来计算参考的有功和无功功率,由此所得参考结果将被网络运行者用于调整功率转换器。本文所提方法将在一个包含720个住宅及个别住宅包含光伏发电装置的居民区内进行测试。 【关键词】：光伏/电池系统 光伏模型 DC-DC变换器 双向DC-DC变换器 电压型逆变器 充电状态 住宅负荷
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• List of abbreviations9-10
• CHAPTER 1 INTRODUCTION10-21
• 1.1 BACKGROUND10-11
• 1.2 SIGNIFICANCE OF RESEARCH11-12
• 1.3 DEVELOPMENT AND TREND12-18
• 1.4 BRIEF INTRODUCTION18-21
• CHAPTER 2 OVERVIEW ON PV CHARACTERISTICS,TECHNOLOGY,AND GRID ConNECTION STANDARDS21-30
• 2.1 PV CHARACTERISTICS21-22
• 2.2 MAXIMUM POWER TRACKING22-23
• 2.3 OVERVIEW OF PV TECHNOLOGY23-24
• 2.4 GRID ConNECTED PV TECHNOLOGIES24-26
• 2.4.1 Centralized Technology25
• 2.4.2 String Inverter25-26
• 2.4.3 Multi-string Inverter26
• 2.4.4 Module Inverters26
• 2.5 GRID ConNECTION STANDARDS26-30
• 2.5.1 Active power control27-28
• 2.5.2 Reactive power exchange and voltage control28
• 2.5.3 Voltage control28
• 2.5.4 Frequency control28
• 2.5.5 Voltage rise28
• 2.5.6 Harmonic cuFrrent28-30
• CHAPTER 3 DESIGN OF PV/BATTERY SYSTEM30-58
• 3.1 INTRODUCTION30-31
• 3.2 PV MODULE AND ARRAY MODEL31-32
• 3.3 SIMULATION OF SOLAR PV MODULE32-34
• 3.4 DESIGN OF DC-DC CONVERTER34-37
• 3.5 MAXIMUM POWER POINT TRACKING37-39
• 3.6 BATTERY SYSTEM39-44
• 3.6.1 Bidirectional DC-DC converter39-42
• 3.6.2 Bidirectional DC-DC controller42-43
• 3.6.3 Battery model43-44
• 3.7 SIMULATION STUDY ON PV/BATTERY SYSTEM44-47
• 3.8 DC-AC CONVERTER47-58
• 3.8.1 Inverter modeling and control49-52
• 3.8.2 Simulations on grid connected Inverter52-58
• 3.8.2.1 Starting and connecting inverter output to the grid53-55
• 3.8.2.2 Active and reactive power control on grid connected inverter55-58
• CHAPTER 4 FREQUENCY AND VOLTAGE ConTROL IN AN ISOLATEDRESIDENTIAL NEIGHBORHOOD ConTAINING GRID CONNECTEDPV/BATTERY SYSTEM58-72
• 4.1 INTRODUCTION58
• 4.2 ACTIVE POWER BALANCE AND FREQUENCY CONTROL58-61
• 4.3 REACTIVE POWER AND VOLTAGE CONTROL61-62
• 4.4 VOLTAGE REGULATION62-63
• 4.5 FREQUENCY AND VOLTAGE CONTROL63-72
• 4.5.1 Calculation of reference active power64-68
• 4.5.2 Calculation of reference reactive power68-72
• CHAPTER 5 CONCLUSION72-74
• REFERENCE74-79
• ACKNOWLEDGEMENTS79

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