基于微电网的光伏发电系统控制策略研究

【摘要】：分布式发电接入电网运行是目前新能源发展的趋势,但同时也会对大电网的运行产生严重影响。采用微电网的方式接入大电网,两者并联运行不仅可以有效解决分布式发电接入的弊端,而且还可以充分发挥分布式发电的优势。光伏发电作为—种精洁能源是分布式发电的理想电源。本文对光伏电系统和微电网结构及工作原理分别进行了介绍,对PQ控制、Vlf控制、下垂控制及倒下垂控制进行了详细的分析。对于并网运行及孤岛运行,这几种方法能够很好地实现控制,但是都不能解决微电网离网与并网间过渡过程的平稳切换问题。光伏逆变是光伏系统的核心,在文中对光伏逆变单元进行了详细的分析,设计了完善的光伏逆变系统,建立了仿真模型,通过仿真发现符合本文设计的要求。针对实现光伏逆变微网系统并网与离网间的无缝切换问题,当运行在并网状态时,逆变器采用PQ控制,在切换时刻,智能开关及时打开,逆变器采用V/f控制;离网到重新并网的过程是研究的重点,如果将微电直接接入大电网会因为电压、频率和相位不同步以及过电流等问题,影响电能质量,甚至会损坏用电设备。针对这类问题,本文做了重点分析,微电网与大电网的相位总有过零点或者是相位差很小的时刻,这个时刻的电压相位偏移和频率偏移允许范围内,如果此时将微网接入大电网则对电能质量影响很小,甚至无影响。文中采用锁相环技术来减小两之间的相位差,通过检测电路来检测相位过零点时刻,一旦感应到符合并网要求的时刻,及时关闭并网开关,逆变器由V/f控制切换到PQ控制。通过系统仿真证明：在该控制策略下,电压、频率偏移均在允许范围内,能够保持正常运行,可以实现过渡过程的平稳切换。 【关键词】：光伏逆变器 微电网 下垂控制 倒下垂控制 锁相环
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 课题的背景及意义14-16
• 1.2 本课题国内外的研究现状16-20
• 1.2.1 光伏发电技术研究现状16-18
• 1.2.2 微电网技术发展现状18-20
• 1.3 课题研究的主要内容20-22
• 2 光伏发电的基本原理及特性分析22-32
• 2.1 光伏发电的基本原理22-23
• 2.2 光伏发电系统的系统组成23-25
• 2.2.1 光伏发电系统组成23-24
• 2.2.2 光伏发电系统基本结构24-25
• 2.3 最大功率跟踪控制方法(MPPT)25-28
• 2.3.1 光伏电池输出特性25-27
• 2.3.2 光伏MPPT技术27-28
• 2.4 光伏发电存在的问题28-30
• 2.5 本章小结30-32
• 3 光伏发电系统微电网控制策略32-44
• 3.1 微电网结构32
• 3.2 基本控制策略分析32-35
• 3.2.1 光伏逆变电源的两种运行模式32-33
• 3.2.2 运行控制分析33-35
• 3.3 微电网综合控制策略35-42
• 3.3.1 功率传输特性35-36
• 3.3.2 恒功率(PQ)控制36-38
• 3.3.3 恒压恒频(V/f)控制38-39
• 3.3.4 下垂控制策略39-40
• 3.3.5 倒下垂控制策略40-42
• 3.3.6 微网综合控制策略42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 逆变单元模块设计44-62
• 4.1 逆变主电路拓扑结构44-50
• 4.1.1 光伏逆变电源主电路拓扑44-46
• 4.1.2 输出滤波组件设计46-50
• 4.2 电压控制逆变器的瞬时双环跟踪控制50-53
• 4.2.1 电感电流的闭环调节51-52
• 4.2.2 逆变电压的控制52-53
• 4.3 逆变器功率的控制53-59
• 4.3.1 功率调节54-55
• 4.3.2 电流调节55-58
• 4.3.3 锁相环技术58-59
• 4.4 光伏逆变系统建模59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 光伏系统微网并离网无缝切换模式的实现及仿真62-72
• 5.1 系统建模62
• 5.2 微电网由并网向孤岛过渡过程系统建模及仿真62-65
• 5.3 微电网孤岛运行仿真结果65-66
• 5.4 微电网由孤岛到并网过渡过程系统建模及仿真66-71
• 5.4.1 电网电压过零点检测电路66-67
• 5.4.2 频率和相位的计算67-68
• 5.4.3 频率同步的实现68
• 5.4.4 相位同步的实现68-69
• 5.4.5 仿真结果69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者简介及读研期间主要科研成果80

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