光伏发电微网控制策略研究

【摘要】：光伏发电作为一种清洁的可再生能源发电技术，得到了快速发展。光伏发电的功率输出在很大程度上受制于光照强度等外界环境因素。随着光伏发电在微网中所占容量比重的不断增大，光伏发电对微网稳定性的影响也越来越大，传统分布式发电技术已经不能满足微网的运行要求。针对以上问题，本文提出了一种基于虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）的光伏并网发电系统结构，并设计了系统的控制策略，使得光伏发电向电网输送的功率平滑，并对微网体现同步发电机的特性，根据负荷的波动，调节自身输出功率，维持系统频率与电压稳定，有效提高了光伏发电性能。 首先，本文研究了光伏发电系统的动态建模、运行特性及相应的控制策略。介绍了分布式光伏发电系统的结构和最大功率跟踪控制策略。 其次，本文结合光伏发电的功率-电压特性，设计了一种新型的逆变电源，即虚拟同步发电机。详细介绍了虚拟同步发电机控制原理、系统结构和建模，及其功频控制器和励磁控制器的原理和设计方法。 再次，在MATLAB/SIMUlink仿真平台上搭建了微网仿真模型，分析光伏发电的功率-电压特性，通过仿真研究了光伏发电的运行状况对微网稳定性产生的影响，接着验证了基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电微网控制策略的功率波动平抑、调频调压、维持系统稳定性的作用。本文对每个仿真算例进行了详细分析。 【关键词】：光伏发电 虚拟同步发电机 功率控制 调频调压 微网
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的背景及意义9-11
• 1.2 课题国内外研究的现状11-18
• 1.2.1 光伏发电技术研究现状11-14
• 1.2.2 微网控制技术的发展现状14-18
• 1.3 课题研究的主要内容18-19
• 第2章 光伏发电基本原理及特性分析19-32
• 2.1 光伏电池的发电原理19-20
• 2.2 光伏电池工作特性20-21
• 2.3 光伏发电的数学等效模型21-24
• 2.4 光伏发电系统的结构24-26
• 2.5 最大功率跟踪控制方法26-28
• 2.6 分布式光伏发电存在的问题28-31
• 2.6.1 基于储能的光伏发电微网控制策略29
• 2.6.2 储能技术在分布式光伏发电中的应用29-30
• 2.6.3 蓄电池储能技术在分布式光伏发电系统中的应用30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 基于虚拟同步发电机的光伏系统微网控制策略32-46
• 3.1 虚拟同步发电机控制策略的理论来源32-34
• 3.2 虚拟同步发电机的结构34-36
• 3.3 同步发电机的经典数学模型36-41
• 3.3.1 同步发电机功频控制原理38-40
• 3.3.2 虚拟同步发电机的功频控制器设计40-41
• 3.4 虚拟同步发电机励磁控制器41-45
• 3.4.1 同步发电机电压稳定控制原理41-44
• 3.4.2 虚拟同步发电机励磁控制器设计44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 基于虚拟同步发电机的光伏系统微网控制仿真46-57
• 4.1 光伏发电对微网稳定性的影响仿真46-49
• 4.1.1 环境因素对光伏发电的影响仿真46-48
• 4.1.2 基于虚拟同步发电机的光伏系统稳定性控制策略仿真48-49
• 4.2 基于虚拟同步发电机的光伏逆变电源控制策略仿真49-55
• 4.2.1 基于虚拟同步发电机的光伏逆变电源并网控制策略仿真49-52
• 4.2.2 基于虚拟同步发电机的光伏逆变电源孤岛控制策略仿真52-55
• 4.3 本章小结55-57
• 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文63-64
• 致谢64

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