基于微网的光伏并网与无功补偿统一控制研究

【摘要】：随着光伏发电技术的发展,越来越多的太阳能光伏发电并入电网,会给电网带来诸多不利影响。本文结合微网技术对光伏并网发电系统进行研究,深入研究太阳能光伏电池的理论数学模型和工程模型,在对太阳能光伏电池模型研究的基础上,对太阳能光伏电池特性进行分析,得到光照因素和环境因素对太阳能光伏电池功率输出的影响规律。在对现有的各种最大功率跟踪方法总结的基础上,对扰动观察最大功率跟踪法进行改进,提出0.5倍变步长扰动观察最大功率跟踪方法,改进后的扰动观察法弥补了常规扰动观察法的缺点。考虑到STATCOM与光伏并网逆变器主电路一致,指出将光伏并网与无功补偿统一控制,用以解决微网中无功功率问题。深入分析各种PWM脉冲控制方式的优缺点,详细推导了三相光伏并网系统无差拍控制方法中PWM脉冲占空比计算公式。结合三相瞬时功率理论的无功电流实时检测方法,推导了各种情况下光伏并网系统参考电流计算公式,并进行了大量的仿真验证。最后设计了基于TMS320F2182DSP芯片的光伏并网控制系统,设计了光伏并网控制系统的电源电路、光伏并网系统的交流直流侧的信号采集调节电路、锁相电路、基于CPLD的PWM脉冲驱动保护电路、PWM脉冲信号的光纤传输电路。 【关键词】：微网 最大功率跟踪 光伏并网 无功补偿 DSP
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 太阳能及光伏发电9-11
• 1.1.1 我国太阳能资源分布9-11
• 1.1.2 太阳能的主要利用形式与光伏发电特点11
• 1.2 微网及研究状况11-12
• 1.2.1 国外研究状况11-12
• 1.2.2 国内研究状况12
• 1.2.3 微网结构12
• 1.3 光伏并网逆变器与STATCOM12-14
• 1.3.1 光伏并网逆变器结构12-13
• 1.3.2 STATCOM结构13-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 第2章 光伏电池模型及最大功率跟踪研究15-28
• 2.1 太阳能光伏电池的发电原理及分类15-17
• 2.1.1 太阳能光伏电池的发电原理15-16
• 2.1.2 太阳能光伏电池分类16-17
• 2.2 光伏电池模型17-20
• 2.2.1 太阳能光伏电池特性17
• 2.2.2 太阳能光伏电池数学理论模型17-18
• 2.2.3 太阳能光伏电池工程理论模型18-20
• 2.3 太阳能光伏电池最大功率跟踪20-25
• 2.3.1 定电压跟踪法(CVT-Constant Voltage Tracking)20
• 2.3.2 开路电压法(OCV-Open Circuit Voltage)20-21
• 2.3.3 短路电流法(SEC-Short Electric Current)21
• 2.3.4 间歇扫描跟踪法(IST-Intermittent Scan Track)21
• 2.3.5 模糊逻辑法(FL-Fuzzy Logic)21-22
• 2.3.6 神经网络预测法(NNP-Neural Network Prediction)22
• 2.3.7 扰动观测法(P&O-Perturbation And Observation)22-24
• 2.3.8 电导增量法24-25
• 2.4 0.5 倍变步长扰动观测法25-27
• 2.5 小结27-28
• 第3章 光伏并网与无功补偿统一控制研究28-42
• 3.1 无功电流实时检测28-34
• 3.1.1 无功功率的影响28-30
• 3.1.2 三相电路瞬时功率理论30-32
• 3.1.3 无功电流的实时检测32-34
• 3.2 STATCOM原理34-35
• 3.3 基于无差拍控制算法的PWM光伏并网技术35-38
• 3.4 并网电流指令合成38-40
• 3.5 小结40-42
• 第4章 仿真验证42-51
• 4.1 太阳能光伏电池特性真验证42-44
• 4.2 MPPT仿真验证44-45
• 4.3 太阳能光伏发电系统综合仿真45-50
• 4.4 总结50-51
• 第5章 基于DSP的光伏并网系统硬件设计51-61
• 5.1 控制系统电源设计51-53
• 5.2 电网同步锁相设计53-54
• 5.3 信号采集电路设计54-57
• 5.3.1 交流信号采集电路54-55
• 5.3.2 直流信号采集电路55-57
• 5.4 PWM脉冲驱动保护电路57-58
• 5.5 光纤通讯设计58-59
• 5.6 控制系统扛干扰考虑59-60
• 5.7 小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-67
• 致谢67

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