基于模块级联型固态变压器的光伏并网控制技术研究

【摘要】：近年来,世界经济的发展和化石能源供不应求的矛盾日益突出,环境污染问题越来越严重,因此开发和利用绿色新能源,譬如太阳能、潮汐能以及风能等,成为缓解能源供应和环境问题所带来压力的重要举措。直流微网系统由分布式可再生能源系统(DRERs)和分布式储能系统(DESDs)组成,如何构建一个能够与传统电网系统之间实现功率相互传输的直流微网系统,已经成为目前新能源研究的热门话题。固态变压器(SST)如今被认为是应用于直流微网系统中的新兴技术,它以其特殊的三端口结构能够完美的整合直流微网、交流微网与传统配电系统,该技术得到国内外新能源研究人员的青睐。本论文的目的是对应用于直流微网系统的智能固态变压器进行研究,并针对光伏电池提出相关控制策略。首先,论文对所研究的平台——固态变压器进行理论分析,介绍和研究了SST的关键性技术。在美国北卡大学FREEDM中心提出的SST拓扑结构基础上,分析该结构的优势和功能,并介绍了模块级联型固态变压器的拓扑结构,研究分析了几种能够解决主电路均压均功率问题的控制策略。论文对固态变压器在直流微网中的发展进行了较为系统的综述,介绍了几种适用于直流微网系统的能量管理控制方案,通过固态变压器实现孤网与并网模式的无缝切换。其次,论文对模块级联型固态变压器的拓扑结构进行了详细的分析,研究了该拓扑结构的工作原理,对系统主电路进行了建模分析,研究采用了一种整流级基于虚拟d-q变换的共同占空比控制方式与DAB级输出电压跟随输入电压的控制策略,有效解决了级联型固态变压器均压均功率的问题,并在此基础上设计了一套6kw固态变压器系统的硬件参数和控制参数。再次,论文基于SST模块级联型的拓扑结构在光伏并网系统中的应用进行研究。太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性等优势在分布式电源研究中崭露头角,本文提出一种基于模块级联型SST的新型分布式光伏发电系统,在此基础上给出一种实现光伏能量最大功率输出的控制策略,加以理论分析,并结合分布式储能系统中的主要组成部分——蓄电池,最大化的利用光伏能源,并且采取相应的控制策略实现固态变压器优先使用新能源的功能。最后,搭建仿真模型和实验平台,对应用于光伏并网发电系统的模块级联型固态变压器理论研究进行验证,并通过仿真波形和实验波形来证明所提出控制策略的可行性。 【关键词】：直流微网 模块级联型固态变压器 光伏并网发电系统 蓄电池
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM41
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 固态变压器的应用研究13-21
• 1.2.1 固态变压器的简介13
• 1.2.2 目前固态变压器的研究现状13-17
• 1.2.3 固态变压器在直流微网中的应用17-21
• 1.3 本文的主要研究内容21-22
• 第二章 固态变压器主电路22-36
• 2.1 级联型整流器22-29
• 2.1.1 单全桥电路的调制方式22-24
• 2.1.2 载波移相调制24-26
• 2.1.3 模块级联型整流器等效模型26-27
• 2.1.4 整流器硬件参数设计27-29
• 2.2 双有源桥式DC-DC变换器29-36
• 2.2.1 DAB电路工作原理29-32
• 2.2.2 DAB电路软开关条件分析32-33
• 2.2.3 DAB变换器等效电路模型33-34
• 2.2.4 DAB主电路参数设计34-36
• 第三章 基于模块级联型固态变压器的光伏并网系统控制策略研究36-54
• 3.1 AC/DC模块控制系统36-45
• 3.1.1 模块级联型整流器控制策略36-41
• 3.1.2 整流器闭环控制器设计41-45
• 3.2 DAB模块控制系统45-49
• 3.2.1 跟随控制45-46
• 3.2.2 DAB控制闭环设计46-49
• 3.3 基于模块级联型固态变压器的光伏并网发电系统研究49-54
• 3.3.1 光伏电池最大功率输出控制策略49-50
• 3.3.2 基于模块级联型固态变压器的“可调度式”光伏并网发电系统研究50-54
• 第四章 仿真及实验结果54-63
• 4.1 仿真结果54-57
• 4.2 实验结果57-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 论文总结63
• 5.2 工作展望63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70

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