光伏并网发电系统监测与控制的综合研究

【摘要】：随着光伏并网发电产业的不断发展,光伏并网发电系统运行中存在的各种问题也越来越受到关注。本文针对国内外的研究现状,从光伏并网发电运行的综合监测问题、并网过程中的逆变器控制问题和电网故障下的低电压穿越问题三个方面进行了研究。 论文首先基于虚拟仪器技术开发了一套完整的光伏并网发电综合监测系统,本监测系统是以美国国家仪器公司推出的先进的PXI测量平台和CompactRIO系统为硬件支撑,利用LabVIEW完成了相应软件的设计。通过虚拟仪器软硬件的配合本系统主要可以完成如下三个基本功能：实时监测光伏并网电站的周围环境参数及运行状况；完成并网点各项电能质量指标的监测分析；对原始数据和分析处理数据进行统一管理,方便数据的二次使用。而且,本监测系统采用了适合操作的人机界面,易于操作和观察。 然后,针对光伏并网中的并网逆变器控制问题进行了研究。通过对逆变器的建模分析,提出了并网电流的双环控制策略,本控制策略可以保证逆变器输出电流为稳定且高质量的正弦波,为光伏并网提供了重要的保证。另外还进一步在双环控制系统中引入了电网电压的前馈控制方法,通过建模仿真分析,证明其在消除电网电压对并网系统动态性能影响方面具有很好的效果,而且还十分有效的降低了并网电流的总谐波畸变率。 最后,针对光伏并网发电系统的低电压穿越问题进行了研究,本文主要讨论的是单相无变压器逆变器的低电压穿越问题,分析了三种主流的单相无变压器逆变器在电网发生故障时的低电压穿越能力,并对其各种性能进行了基础测试。通过一个1KW的光伏并网发电系统分析了它们的无功功率注入支撑电压恢复的情况,结果表明在不同的状态下,三种逆变器各有优缺点,这样的测试结果也为以后工程应用中的逆变器选择提供了一定的技术支持。 【关键词】：光伏并网发电 监测系统 逆变器控制 低电压穿越
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• CONTENTS6-9
• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 光伏并网发电概述13-17
• 1.2.1 光伏并网发电系统13-15
• 1.2.2 光伏并网发电系统中存在的问题15-17
• 1.3 光伏并网发电监测和控制的研究现状17-18
• 1.3.1 国内研究现状17-18
• 1.3.2 国外研究情况18
• 1.4 本文的主要工作18-20
• 第二章 基于虚拟仪器的光伏并网发电综合监测系统的设计20-44
• 2.1 光伏并网发电综合监测系统的整体结构与设计20-21
• 2.2 虚拟仪器技术简介及其在电力系统中的应用21-23
• 2.2.1 虚拟仪器技术简介21-23
• 2.2.2 虚拟仪器在电力系统中的应用23
• 2.3 系统硬件设计23-28
• 2.3.1 系统硬件的整体设计23-24
• 2.3.2 传感器、变送器及信号调节电路24-26
• 2.3.3 PXI数据采集卡26
• 2.3.4 CompactRIO测量系统26-27
• 2.3.5 工控机27-28
• 2.4 系统软件设计28-38
• 2.4.1 软件系统的整体设计28
• 2.4.2 光伏并网发电系统的运行状态监测模块28-31
• 2.4.3 电能质量监测模块31-38
• 2.5 数据管理系统设计38-40
• 2.5.1 数据管理系统的整体设计38-39
• 2.5.2 数据管理系统的操作39-40
• 2.6 系统测试及特点40-43
• 2.7 本章小结43-44
• 第三章 光伏并网逆变器的控制及实现44-55
• 3.1 光伏并网逆变器的输出控制44-46
• 3.2 内环控制设计与分析46-50
• 3.2.1 内环传递函数及开环性能研究46-47
• 3.2.2 内环PI控制参数设计及性能分析47-48
• 3.2.3 大电网电压对系统的扰动和补偿48-50
• 3.3 外环控制设计与分析50-53
• 3.4 系统仿真分析53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 单相无变压器光伏逆变器的低电压穿越55-70
• 4.1 前言55-56
• 4.2 单相无变压器光伏逆变器56-58
• 4.3 低电压穿越下的无变压器光伏逆变器的控制58-64
• 4.3.1 电流控制循环59
• 4.3.2 电压控制循环(功率控制循环)59-60
• 4.3.3 无功功率注入策略60-64
• 4.4 仿真和实验结果64-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 结束语70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间发表的学术论文78-79
• 学位论文评阅及答辩情况表79

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