光伏并网发电系统的低电压穿越控制技术研究

【摘要】：随着传统石化能源储量的匮乏和环境问题的日益严重,光伏并网发电行业在全世界范围内得到迅猛地发展。大容量光伏并网是新能源发展的主流。随着大容量光伏发电系统广泛投入运行,一些问题接踵而至,其中低电压穿越问题被认为是光伏并网设备设计制造控制技术上的最大挑战之一,直接关系到光伏发电的大规模应用。 本文主要围绕光伏并网逆变器在电网对称故障、不对称故障时的低电压穿越控制策略展开研究。首先,得出并网逆变器在三相ABC静止坐标系下的数学模型,并通过PARK变换得到两相dq旋转坐标系下的数学模型。其次,当电网发生三相对称跌落时,提出了基于电压定向矢量控制的低电压穿越控制策略,结合直流卸荷电路,保证在电网发生故障时光伏并网发电系统的稳定运行。最后,对光伏并网逆变器在电网电压不对称跌落时的运行特性进行了研究,提出了基于预测电流控制的低电压穿越控制策略,针对该策略中的正、负序分量的分离与检测提出了双二阶广义积分的控制方法,从而保证光伏并网发电系统在电网故障时继续并网运行,实现低电压穿越。 本文采用仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了额定功率为3MW的光伏并网发电系统模型,来验证提出的LVRT控制策略。仿真结果证明所提控制策略的有效性,当电网故障时,直流侧电压波动得以抑制,光伏发电系统根据电压跌落深度补偿一定的无功功率以恢复电压,系统保持稳定运行。 【关键词】：光伏并网发电 逆变器 电压定向矢量控制 预测电流 低电压穿越
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 插表索引10-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题的背景与意义11-14
• 1.2 光伏发电发展现状及趋势14-15
• 1.2.1 国外光伏发电现状及趋势14
• 1.2.2 国内光伏发电现状及趋势14-15
• 1.3 光伏并网控制技术研究现状15-18
• 1.3.1 光伏并网发电系统拓扑结构16
• 1.3.2 光伏并网发电关键技术16-18
• 1.4 低电压穿越控制研究现状18-21
• 1.5 论文的内容与结构21-23
• 1.5.1 论文的内容21
• 1.5.2 论文的结构21-23
• 第2章 光伏并网发电系统建模23-34
• 2.1 光伏并网发电系统概述23
• 2.2 光伏电池23-27
• 2.2.1 光伏电池的数学模型24-25
• 2.2.2 光伏电池的特性曲线25-27
• 2.3 三相光伏并网逆变器27-33
• 2.3.1 电压型光伏逆变器的拓扑结构28
• 2.3.2 电压型光伏逆变器的数学模型28-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 光伏并网发电系统LVRT控制策略34-47
• 3.1 光伏并网逆变器的控制策略34-36
• 3.2 电压跌落时直流侧电压波动抑制控制36-39
• 3.3 低电压穿越控制策略39-42
• 3.4 仿真验证及分析42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 电网不对称故障时光伏并网发电系统LVRT控制策略47-58
• 4.1 概述47-48
• 4.2 电网不平衡时光伏逆变器的数学模型48-49
• 4.3 低电压穿越控制策略49-53
• 4.3.1 交流侧电流控制49-51
• 4.3.2 基于预测电流的控制策略51-53
• 4.4 正负序电压的分离与检测53-55
• 4.5 仿真验证及分析55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58
• 5.2 未来工作展望58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

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