弱电网情况下光伏发电系统运行分析与控制研究

【摘要】：光伏并网发电系统的设计及控制参数整定都是基于理想并网条件，并未考虑电网阻抗的影响。而对于光伏发电系统通过较长的输电线路、多级升压接入地区电网或以分布式发电系统直接接入配电网的现实场景，此时电网阻抗不能忽略，如何分析电网阻抗对光伏发电系统运行性能影响，如何提高光伏发电系统接入弱电网时的运行稳定性，是光伏发电研究领域的重要课题。 本文分别分析了光伏电池阵列外特性等效方法、并网光伏逆变系统数学模型、控制策略及控制器参数的设计，在此基础上利用PSCAD/EMTDC仿真软件，搭建了单级式三相并网光伏发电系统仿真分析模型，为后续研究工作提供了实证基础。 本文建立了电网阻抗、控制策略及其参数与控制性能之间的联系，构建了基于Nyquist稳定判据的并网光伏发电变系统的稳定性分析方法，分析了电网阻抗对既有控制策略及控制参数下并网光伏发电系统相位裕量的影响。 针对强电网条件下设计的并网光伏发电系统接入弱电网时会遇到控制性能变差、甚至出现运行不稳定等问题，本文提出了一种根据电网电抗大小改进系统控制器增益的控制参数整定方法，以提高并网光伏发电系统的运行稳定性。设计算例和仿真结果验证了理论分析及参数整定方法的有效性和可行性。 【关键词】：弱电网 光伏发电系统 稳定性 控制策略 参数整定
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外光伏发电发展现状12-17
• 1.2.1 国外发展现状12-14
• 1.2.2 国内发展现状14-15
• 1.2.3 弱电网情况下光伏逆变系统研究现状15-17
• 1.3 本文主要工作及创新点17-18
• 1.3.1 本文主要工作17
• 1.3.2 本文创新点17-18
• 第2章 单级式三相并网光伏发电系统建模18-37
• 2.1 单级式三相并网光伏系统结构18-19
• 2.2 光伏电池的建模与端口特性分析19-23
• 2.2.1 光伏电池的建模19-21
• 2.2.2 光伏电池输出特性分析21-23
• 2.3 MPPT 算法研究23-28
• 2.3.1 恒定电压跟踪法（CVT)24-25
• 2.3.2 电导增量法25-26
• 2.3.3 CVT 和电导增量法相结合的变步长 MPPT 控制法26-28
• 2.4 单级式 LCL 型三相光伏逆变器建模28-33
• 2.4.1 并网光伏逆变器拓扑结构及数学模型28-31
• 2.4.2 并网光伏逆变系统的控制策略31-33
• 2.5 电流内环和电压外环控制器参数的设计33-36
• 2.5.1 电流内环控制器参数的设计33-35
• 2.5.2 电压外环控制器参数的设计35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 弱电网下光伏并网发电系统运行分析及控制研究37-46
• 3.1 弱电网及等效分析模型37-38
• 3.2 弱电网情况下并网点谐波对控制的影响38-39
• 3.3 弱电网情况下光伏并网系统稳定性分析39-43
• 3.3.1 奈氏判据及相对稳定性分析39-40
• 3.3.2 电网阻抗对并网光伏发电系统控制的影响40-43
• 3.4 弱电网下控制器参数调整方法43-44
• 3.5 改进型光伏系统控制策略44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 光伏并网发电系统仿真算例分析46-65
• 4.1 强电网下光伏并网发电系统的仿真分析46-54
• 4.1.1 电流内环控制的仿真分析47-49
• 4.1.2 电压外环控制的仿真分析49-51
• 4.1.3 光伏并网发电系统的仿真分析51-54
• 4.2 弱电网下并网光伏逆变系统仿真分析54-64
• 4.2.1 并网点电压畸变对并网光伏系统控制性能的影响54-57
• 4.2.2 电网电阻对并网光伏系统控制性能的影响57-58
• 4.2.3 电网电抗对并网光伏系统控制性能的影响58-63
• 4.2.4 改进型 MPPT 算法对光伏系统控制性能的影响63-64
• 4.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文71-72
• 致谢72

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