大型光伏并网系统谐振现象分析

【摘要】：大型光伏电站通常建在远离负荷中心、光照资源丰富的荒漠地区，光伏发电系统经过长距离输电线路与负荷连接，当变压器与长距离输电线路等构成电网阻抗较大时，易引起大型光伏并网系统产生谐振现象，造成系统出现谐振过电压、过电流等问题，威胁着系统的安全稳定运行。因此，本文以大型光伏并网系统为研究对象，以提高大型光伏电站的系统稳定性和并网电能质量为研究目标，探索大型光伏电站与电网之间的谐振机理。在建立大型光伏并网系统数学模型的基础上，探讨光伏电站容量、电网阻抗等参数对系统稳定运行的影响，提出大型光伏并网系统的稳定性判定方法，研究抑制谐振引发系统不稳定问题的逆变器控制策略，为大型光伏电站的发展及其推广应用奠定理论基础。论文研究内容主要包括： 1）建立大型光伏并网系统等效电路模型：对于大型光伏并网系统建模主要可以划分为输电网络建模和逆变器建模两部分，分别建立输电网络和大型光伏电站两个子系统的等效模型后获得大型光伏并网系统等效模型。对于升压变压器以及长距离输电线路构成的输电网络建模，通常采用线性无源二端网络表示。然后，采用降阶建模法将直流侧电压假定为常数，忽略逆变器直流侧电容后建立并网光伏逆变器的等效电路模型。最后，结合由无源二端网络表示的输电网络等效模型以及整个大型光伏电站的等效电路模型，形成大型光伏并网系统的等效电路模型。 2）大型光伏并网系统的谐振现象研究：在建立大型光伏并网系统等效电路模型基础上，本文主要针对大型光伏并网系统中的谐振现象进行深入研究，在考虑分裂变压器等效电感及电网阻抗情况下，深入分析大型光伏电站与电网之间的谐振交互式影响，探讨系统谐振引发的不稳定现象。本文首先分析大型光伏并网系统谐振问题对系统谐波含量的影响，推导大型光伏并网系统阻抗稳定性判据，然后采用根轨迹分析了各参数对大型光伏并网系统的稳定性影响。 3）光伏并网系统谐振抑制策略研究：由于电网阻抗会导致光伏并网系统中光伏电站与电网之间的谐振交互式影响，严重时甚至造成系统出现不稳定现象，导致系统不能正常工作，因此如何对光伏并网系统中的谐振现象进行有效抑制是目前国内外专家的研究热点。本文从简单的单台光伏逆变器并网系统的谐振现象分析出发，采用基于状态反馈的极点配置策略对系统中的谐振现象进行了有效抑制，并通过仿真验证了极点配置策略对谐振抑制的有效性。 【关键词】：大型光伏并网系统 电网阻抗 谐振 极点配置
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-14
• 1.2.1 大型光伏并网系统建模9-10
• 1.2.2 大型光伏并网系统谐振机理分析10-12
• 1.2.3 大型光伏并网系统谐振抑制策略12-14
• 1.3 论文的结构安排14-16
• 2 大型光伏并网系统概述与建模16-26
• 2.1 大型光伏并网系统概述16-19
• 2.1.1 大型光伏并网系统拓扑结构16-17
• 2.1.2 大功率逆变器控制策略17-19
• 2.2 大型光伏并网系统建模19-25
• 2.2.1 输电网络建模19-21
• 2.2.2 大型光伏电站建模21-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 大型光伏并网系统谐振机理研究26-45
• 3.1 电网阻抗对大型光伏并网系统谐波含量影响26-30
• 3.1.1 电网阻抗对大型光伏并网系统谐波含量影响26-28
• 3.1.2 仿真分析28-30
• 3.2 大型光伏并网系统阻抗稳定性判据30-36
• 3.2.1 并网交互系统的阻抗稳定性判据31-32
• 3.2.2 大型光伏并网系统阻抗稳定性判据32-35
• 3.2.3 仿真分析35-36
• 3.3 基于根轨迹的大型光伏并网系统稳定性判别法36-43
• 3.3.1 基于根轨迹的大型光伏并网系统稳定性判别法37-41
• 3.3.2 仿真分析41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 光伏并网系统谐振抑制策略45-52
• 4.1 单台光伏逆变器并网系统谐振分析45-47
• 4.2 基于状态反馈极点配置的电流环控制器设计47-50
• 4.3 仿真分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 总结与展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 附录60
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文60
• B. 作者在攻读学位期间申请的专利60
• C. 作者在攻读学位期间参与的科研项目60

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