太阳能微电网与市政电力联网控制技术研究

【摘要】：随着煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭及环境污染的日渐严重，必须大规模开发利用太阳能等可再生清洁能源。然而，随着传统可逆流并网方式的推广，越来越多大规模、大容量的分布式电源接入电力系统，将传统无源配电网络转变为有源网络的结构，潮流的方向也将发生根本性的变化，这些变化严重影响了配电网的安全运行。虽然2013年年初部分地区的电网公司已经允许家庭光伏并网发电，但是国家还没有出台相关文件解决上网电价的问题，因此，光伏发电技术还需要进一步发展。 太阳能微电网无逆流的并网方式给太阳能的利用开辟了新的思路。这种供电方式不需要蓄电池等储能装置，不仅避免了蓄电池污染环境、转换效率低等问题，而且可以保证光伏发电“即发即用，优先使用”，保证太阳能发出的电能优先供应，市政电网中的电能作为补充的应用方式，这种应用方式不改变配电网的结构及潮流的方向，通过微电网对光伏发电和负载的管理[40]，消除光伏并网对传统大电网的影响，更好的促进了新能源利用的前景。结合这种特点，本文提出了一种基于无逆流运行的太阳能微电网与市政电力联网控制系统的拓扑结构，并对联网控制系统的运行方式、控制策略及关键技术进行了深入的研究。 本文详细介绍了目前国内外太阳能微电网接入配电网运行的研究现状，参照我国国家标准化管理委员会发布的《光伏系统并网的技术要求》，对微电网中太阳能发电等微型电源的三种控制策略进行了比较分析，提出了本设计系统运行的技术指标。给出了联网控制系统的整体结构，其中，主电路包括直流升压电路、逆变电路、防逆流控制电路和输出滤波电路；控制电路包括主控单元、采样检测电路、外部驱动电路、串口通信电路、供电电源电路以及数模AD转换电路。该系统不仅能保证了光伏发电的最大输出，而且实现了无逆功率，即可保证负载的可靠供电，又避免对市政电网的影响。 本文采用MATLAB软件对三相逆变电路进行仿真，所编写的程序能够得出三相交流电的波形，当负载突然变化时，系统可以迅速协调各自的功率输出，保证负载工作的可靠性和稳定性。 【关键词】：微电网 市政电力 联网运行 可逆流 光伏发电
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 引言9-18
• 1.1 课题研究的背景及意义9-11
• 1.2 太阳能微电网国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内研究现状12-13
• 1.2.2 国外研究现状13-14
• 1.3 太阳能微电网联网控制技术发展前景14-16
• 1.3.1 太阳能微电网的接入对市政电力的影响15
• 1.3.2 太阳能微电网亟待发展15-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 无逆流联网控制技术理论研究18-28
• 2.1 无逆流联网运行的技术要求与控制目标18-21
• 2.1.1 无逆流联网运行的技术标准18-20
• 2.1.2 无逆流联网运行的控制目标20-21
• 2.2 太阳能微电网运行的关键技术21-23
• 2.3 基于微电网运行的微型电源的控制策略23-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 无逆流联网控制装置主电路设计28-43
• 3.1 控制装置的整体设计28-29
• 3.2 直流控制单元的设计29-30
• 3.3 逆变控制单元的设计30-38
• 3.3.1 逆变电路参数设计和器件选型31-33
• 3.3.2 功率开关器件 PM75RLA120 模块33-35
• 3.3.3 PM75RLA120 的外部驱动电路35-37
• 3.3.4 PM75RLA120 的吸收电路37-38
• 3.4 防逆流控制单元设计38-39
• 3.5 滤波电路设计39-42
• 3.5.1 LCL 型滤波电路分析40-42
• 3.5.2 LCL 滤波电路的参数设计42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 无逆流联网控制装置控制电路设计43-53
• 4.1 主控芯片的选择及其最小系统设计43-46
• 4.2 串口通讯电路设计46-47
• 4.3 系统供电电源模块47-48
• 4.4 采样电路及 AD 转换电路的设计48-52
• 4.4.1 采样检测电路48-51
• 4.4.2 数模转换电路51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 控制系统软件设计与仿真分析53-63
• 5.1 软件系统的构成53-57
• 5.1.1 主程序53-56
• 5.1.2 中断服务程序设计56-57
• 5.2 锁相环软件实现57-58
• 5.3 SPWM 波形调制58-60
• 5.4 仿真建模60-61
• 5.5 仿真结果与分析61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 本文研究总结63-64
• 6.2 未来工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文目录69

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