光伏发电系统低电压穿越技术的研究

【摘要】：随着光伏并网电站安装容量不断上升，光伏并网系统在电网故障情况下的应对能力变得尤为重要，国家规定光伏发电系统在电网电压跌落一定时间段内不能脱网运行，并对电网提供一定的无功支撑。本文研究电网电压跌落时光伏发电系统的低电压穿越技术，提高系统稳定性和应对故障能力，并采用MATLAB软件进行仿真分析。 本文建立了光伏并网逆变器在ABC三相静止坐标系、αβ两相静止坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型，从光伏并网逆变器的拓扑结构和工作原理着手，分析了传统的光伏并网逆变器的控制策略，分析了同步PI电流控制法，即在同步旋转坐标系下，采用前馈解耦控制方法，以固定开关频率实现交流侧电流控制。该控制策略结构简单，参数设计容易，但需在电网电压三相对称环境下使用。本文在传统控制策略基础上建立光伏并网逆变器数学模型，即在传统电压外环、电流内环双闭环控制策略的基础上增加并网电流负序内环控制，在电网三相不对称时提高逆变器的适应能力，再结合DC-DC控制实现光伏发电系统的低电压穿越。 本文提出一种用超级电容储能的低电压穿越方法，在电网电压跌落期间继续保持光伏阵列的输出，逆变器直流端的冗余电量储存到超级电容当中，在保持了光伏发电系统发电量的同时实现低电压穿越。采用Matlab/Simulink软件平台，搭建了基于低电压穿越技术的光伏发电系统仿真模型，进行相应的仿真实验。该方法既有较快的电流响应速度和系统恢复速度，又能储存直流侧部分冗余电量。在电压跌落期间光伏逆变器能够并网运行，还能根据电网需要输送一定量的无功功率以支撑并网点电压，减少光伏系统的脱网给电网带来的冲击。最后和相关企业合作对低电压穿越技术的仿真模型的正确性进行实验验证，实验结果表明该低电压穿越技术是可行的。 【关键词】：光伏并网逆变器 低电压穿越 无功功率 超级电容
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 光伏发电简介9-10
• 1.1.1 光伏发电的优点9
• 1.1.2 光伏产业的发展9-10
• 1.2 并网式光伏发电系统的介绍10-12
• 1.2.1 单级式并网光伏发电系统11
• 1.2.2 两级式并网光伏发电系统11-12
• 1.3 低电压穿越技术12-15
• 1.3.1 低电压穿越技术研究背景12-13
• 1.3.2 低电压穿越技术标准13-15
• 1.4 本论文主要研究内容15-16
• 第2章 光伏逆变器并网数学模型16-22
• 2.1 基于三相静止坐标系的逆变器数学模型16-18
• 2.2 基于 dq 和αβ坐标系下的并网逆变器数学模型18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 低电压穿越控制策略22-33
• 3.1 电网故障及逆变器输出功率对电网的影响22-23
• 3.1.1 电网故障类型及其特征22
• 3.1.2 逆变器输出功率对电网的影响22-23
• 3.2 DC-DC 控制策略23-24
• 3.3 逆变器并网控制策略24-30
• 3.3.1 电网三相对称时逆变器控制策略24-29
• 3.3.2 电网三相不对称时逆变器控制策略29-30
• 3.4 低电压穿越的实现30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 基于超级电容储能的低电压穿越技术33-40
• 4.1 超级电容工作原理33-34
• 4.2 超级电容的等效电路模型34-35
• 4.3 超级电容容量的选取35-36
• 4.4 超级电容器的控制36-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 仿真实验40-59
• 5.1 太阳能电池模块40-42
• 5.2 最大功率跟踪42-44
• 5.3 低电压穿越仿真44-54
• 5.3.1 电压跌落系统的响应特性47-49
• 5.3.2 系统无功功率支持仿真49-52
• 5.3.3 基于超极电容储能的低电压穿越技术仿真52-54
• 5.4 低电压穿越实验验证54-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 总结59-60
• 6.1 本论文的贡献59
• 6.2 进一步的工作59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 个人简历、攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果64-65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

一种两阶段变步长最大功率点控制策略    胡义华;陈昊;徐瑞东;胡贤新;王小昆;

光伏电站低电压穿越技术要求与实现    陈波;朱晓东;施涛;曲立楠;

大容量光伏发电关键技术与并网影响综述    雷一;赵争鸣;

双馈式风力发电机低电压穿越技术分析    王伟;孙明冬;朱晓东;

灰色模糊DTC在风力机模拟系统中的应用    叶远茂;吴捷;张先亮;邱晓欢;

电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求    关宏亮;赵海翔;迟永宁;王伟胜;戴慧珠;杨以涵;

双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析    操瑞发;朱武;涂祥存;管水秀;

单级式双Buck全桥光伏并网逆变器的设计    范小虎;朱目成;聂诗良;安文倩;

光伏逆变器低电压穿越控制策略    袁晓玲;宋鹏飞;范发靖;陈宇;

风电场功率短期预测方法研究    韩爽

考虑风力发电接入的电网规划    高赐威;何叶;

基于等效风速的风电场等值建模    严干贵;李鸿博;穆钢;崔杨;刘玉;

风电功率预测技术综述    王健;严干贵;宋薇;穆钢;

直驱永磁同步风电机组的建模与仿真分析    金一丁;宋强;刘文华;

一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究    吴春华;徐坤;黄建明;杨宇;许富强;

一种基于EMD的短期风速多步预测方法    刘兴杰;米增强;杨奇逊;樊小伟;

双馈感应风力发电机网侧变换器低电压穿越控制策略    蔚兰;陈国呈;曹大鹏;吴国祥;陈宇晨;

基于比例谐振的PFC控制器及其单次谐波抑制    刘斌;伍家驹;邹涛;代冀阳;

电网电压跌落情况下双馈风力发电机电磁过渡过程及控制策略    王勇;张纯江;柴秀慧;高俊娥;杜翠;

新型光伏三端口逆变器    高志强;纪延超;谭光慧;王建赜;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

大规模储能技术在风力发电中的应用研究    王文亮;秦明;刘卫;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于dsPIC的光伏并网发电系统研究    叶刚;

基于PTW软件的风电场低电压穿越分析    欧阳帆;

双馈变速风电机组低电压穿越控制    魏林君;迟永宁;赵建国;王伟胜;

基于马尔可夫链的风电场功率预测方法    杨为;李宾宾;

基于定子磁链控制的双馈风力发电机低电压穿越研究    白冲冲;张凤;卢业蕙;

基于撬棒保护的双馈发电机暂态电流分析    梁宗泽;邹旭东;熊威;黄清军;陈鉴庆;童力;康勇;

双馈风力发电系统的低电压穿越的研究    李练兵;张鹏;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

风电场功率短期预测方法优化的研究    杨志凌

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

风电场与输电网协调规划的模型和方法研究    王茜

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

大规模风电场群联网的源网协调性研究    崔杨

风电输出功率预测方法与系统    刘兴杰

双馈式风力发电系统低压穿越暂态优化控制    陈智勇

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

大规模双馈型风电场异常脱网特性分析    孟磊

太阳能温差发电的研究    颜军

计及感应电动机负荷的光伏并网系统的小干扰稳定性分析    田华

基于Fuzzy和重复PI控制的光伏并网发电系统的研究    孙晓玲

风电场输出功率预测方法的研究    杨晓亮

基于人工神经网络的风电功率预测应用研究    杨世成

并网光伏发电系统的暂态稳定性研究    刘东冉

风功率预测软件的开发及微网能量管理系统方案设计    黎远思

太阳能热发电技术    纪献兵;蒲绍选;谢建;李云苍;刘滔;

变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析    胡书举;李建林;许洪华;

双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制    夏长亮;宋战锋;

滑模技术在PV最大功率追踪系统中的应用    张淼,吴捷

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

非对称模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用    张超,何湘宁

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统    吴理博;赵争鸣;刘建政;王健;袁立强;

一种新型的磁集成双Buck逆变器    洪峰;单任仲;王慧贞;严仰光;

风电机组低电压穿越功能及其应用    关宏亮;赵海翔;王伟胜;戴慧珠;杨以涵;

光伏太阳能电池组件Matlab通用仿真模块    彭乐乐;孙以泽;孟婥;陈玉洁;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

中国股票市场的非线性分析与预测    韩文蕾

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

异步电机直接转矩控制理论和技术的研究    孙振川

单相光伏并网逆变器的研制    施韵

太阳能光伏发电系统    梁祟标

发展中的太阳能光伏发电系统    邱毓昌

西藏光明工程先导项目──6kW无电村用光伏发电系统研制    江燕兴,许洪华,李平,刘光启,赵斌

中日合作太阳能光伏发电系统    李爽,刘光启,许洪化,赵斌

光伏发电系统:一种解决能源危机的重要方法    史云鹏,王莹莹,王超

光伏发电系统优化分析    汤叶华;谢建;刘祖明;廖华;陈庭金;

太阳能光伏发电技术(7) 光伏发电系统的负载与配线    马胜红;陆虎俞;

独立户用光伏发电系统成本影响因素及其分析    李冬梅;刘志璋;刘志强;

太阳能光伏发电系统为半导体行业带来新机会    周智勇;

高能效直流模块式光伏发电系统性能评估    刘邦银;段善旭;康勇;

光伏发电系统用高效逆变器的研究    周光明;沈煜;张晋茂;麻凯恩;朱正菲;杜强;

太阳能光伏发电系统性能分析的模糊综合评价方法    陆亚萍;梁小冰;

分布式光伏发电系统及微型逆变器综述    程丽敏;曹阳;

太阳能光伏发电系统工程结构强度设计    郝文华;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

光伏发电系统建模及其控制器参数的全局优化设计方法研究    谢亦丰;祝明华;熊连松;李琛;卓放;张海龙;

用于热光伏发电系统的发射体材料的研究进展    徐峰;刘爱民;罗慧晶;翁占坤;

小型离网光伏发电系统的设计    程启明;李明;陈根;王鹤霖;

光伏发电系统的过去,现在和未来    冯垛生;

莱芜供电首建光伏发电系统    王宪才　魏延彬

莱芜供电公司建成首个光伏发电系统    通讯员 王宪才　魏延彬

光伏发电系统租还是买？    徐瑶

数倍聚光跟踪光伏发电系统解决太阳能高成本难题    申淳

晶澳公司捐赠光伏发电系统    特约记者 牛献力　通讯员 王丽英

美研制新式太阳能热光伏发电系统    记者 刘霞

广东最大户用光伏发电系统亮相    本报记者　 戈晓芳 见习记者 于洋

我市首座太阳能光伏发电系统正式并网发电    记者 王莹　特约通讯员 刘孟君

我省光伏产业又添高科技“新丁”    记者 星子

依托自然优势发展新疆光伏产业    苏国平　新疆经信委副主任

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

泛（火用）分析方法及其应用研究    蒋爱华

新型光伏发电系统的研究    韩志强

光伏发电系统监控与发电预测模型研究    李徐辉

光伏发电系统中双模式逆变器控制策略研究    周阳

光伏发电系统电压稳定控制技术的研究    王培波

光伏发电系统效率优化问题的研究    王丹

高效率的太阳能光伏发电系统设计及优化分析    谢旗辉

光伏发电系统高效电能变换技术研究    刘阳

基于双频变换器的单相光伏发电系统研究    方堃

单相光伏发电系统与并网控制策略的研究    宋涛松

太阳能光伏发电系统的研究    孔娟