分布式光伏并网系统参与电压无功调节的控制策略研究

【摘要】：随着环境问题和能源问题的日益突出,光伏发电等可再生的清洁能源越来越受到世界各国的青睐。在光伏发电产业中,分散接入配电网的光伏并网系统占主导地位。光伏系统出力受环境影响具有典型的间歇性和不确定性特点,使光伏并网逆变器的利用率低,而且易使电网产生电压越限和波动问题。随着电网中光伏渗透率的提高,光伏系统对电网电压的影响将会越来越大。因此,研究光伏系统并网性能,使光伏电源与电网之间更加友好地协调运行,具有重要的理论意义和实用价值。本文介绍了当前比较成熟的几种配电网电压调节方法,对其各自的原理和适用场合做出论述,系统地分析了光伏并网发电系统的工作原理以及逆变器PQ控制策略,在此基础上研究分散光伏并网系统参与电压无功调节的控制策略。针对光伏和负荷功率波动导致的并网点电压越限和功率因数低下问题,在深入分析光伏系统并网点电压特性的基础上,论证低压配电网发生电压越限的可能性,研究按调节运行电压的需求和调节功率因数的需求确定电网补偿容量的方法,进而提出一种电压-功率因数控制策略。控制策略按具体控制需求把光伏逆变器的运行设定为电压调节和功率因数调节两种工作模式,并按照系统所处的七种不同状态使逆变器在两种工作模式下切换运行。在此控制策略下,光伏系统实时响应并网点电压和功率因数的变化,动态分配光伏逆变器的有功、无功输出,保证光伏并网点电压在要求范围内,并最大程度地改善线路功率因数水平。算例结果验证了电压-功率因数控制策略的有效性。 【关键词】：光伏系统 高渗透率 电压越限 功率因数 电压-功率因数控制策略 工作模式 七区图
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 光伏发电的前景及研究现状10
• 1.2 光伏并网引发的电压问题的危害及研究意义10-11
• 1.3 含光伏电源的电网电压调整方法研究现状11-15
• 1.3.1 改变发电机端电压调压11-12
• 1.3.2 改变变压器变比调压12
• 1.3.3 借助补偿设备调压12-14
• 1.3.4 其他调压方法14-15
• 1.4 论文主要工作15-17
• 第2章 分布式光伏并网系统研究17-38
• 2.1 光伏发电系统的分类17-18
• 2.1.1 单级式光伏发电系统17
• 2.1.2 两级式光伏发电系统17-18
• 2.2 光伏发电原理及特性18-24
• 2.2.1 光电效应18-19
• 2.2.2 光伏电池的数学物理模型19-21
• 2.2.3 光伏电池的外部特性分析21-24
• 2.3 DC/DC变换器模型及MPPT仿真分析24-30
• 2.3.1 DC/DC变换器模型24
• 2.3.2 MPPT模型24-28
• 2.3.3 DC/DC变换器MPPT控制仿真28-30
• 2.4 三相光伏并网逆变器的PQ控制设计30-37
• 2.4.1 光伏并网逆变器的数学模型30-33
• 2.4.2 光伏并网逆变器PQ控制33-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 光伏系统并网点电压特性分析38-45
• 3.1 电压偏差的定义及相关标准38
• 3.2 光伏电源并网点电压越限发生机理38-41
• 3.2.1 并网点电压越上限发生机理39-40
• 3.2.2 并网点电压越下限发生机理40-41
• 3.3 电网无功补偿容量的计算41-44
• 3.3.1 按提高运行电压需求设计补偿容量42-43
• 3.3.2 按提高功率因数需求设计补偿容量43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 电压-功率因数控制策略研究45-51
• 4.1 系统基本控制原理45-47
• 4.2 系统工作模式47-48
• 4.2.1 电压调节工作模式47
• 4.2.2 功率因数调节工作模式47-48
• 4.3 不同工况下工作模式的切换48-49
• 4.4 控制策略流程设计49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 电压-功率因数控制策略仿真验证51-65
• 5.1 PQ控制下光伏并网发电系统建模与仿真51-56
• 5.1.1 PQ控制模型的建立52-53
• 5.1.2 逆变器向电网输出纯有功功率53-55
• 5.1.3 逆变器向电网同时输出有功功率和无功功率55-56
• 5.2 电压-功率因数控制策略下光伏并网发电系统建模与仿真56-63
• 5.2.1 电压-功率因数控制策略模型的建立及算法实现57-61
• 5.2.2 电压-功率因数控制策略仿真61-63
• 5.3 本章小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72-73
• 作者简介73

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