光伏并网发电的功率平抑控制

论文摘要

光伏并网发电是最有发展前景的新能源之一,规模越来越大。然而,当光照剧烈变化时,光伏系统输出功率波动较大,会给电网的规划、运行和调度造成困难,制约了光伏并网发电的大规模发展。因此,本文围绕光伏并网发电功率平抑控制展开研究,提出了储能型光伏并网发电系统,以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变为基础,重点研究了功率平抑控制策略,并开展了仿真和实验研究,验证了本文提出的控制方法可行、有效。第一,针对功率波动的问题,提出了储能型光伏并网系统。通过分析比较,并网逆变器采用两级功率变换结构,前级采用BOOST电路,后级采用电压源型逆变器。并接在逆变器直流母线上的双向DC/DC变换器和阀控制铅酸蓄电池（VRLA）组成储能系统,实现对光伏阵列输出功率削峰填谷、平抑的功能。第二,研究了光伏发电的并网控制,包括最大功率跟踪和并网逆变两部分。在综合分析比较当前各种控制方法的基础上,提出了一种改进的控制方法,该控制方法由扰动观察法、二次曲线拟合法和恒电压法组合而成,综合了以上三种控制方法的优点,并进行了仿真和实验验证。在研究并网逆变控制时,探讨了有功和无功的解耦控制及空间矢量PWM的工程实现方法,系统采用电压源型逆变器电流输出控制,采用双闭环的控制结构,外环控制直流母线电压,内环控制逆变器输出电流,在与电网电压矢量同步旋转的d-q坐标系下,对逆变器输出电流的d轴分量和q轴分量进行解耦控制,还进行了仿真研究。第三,研究了并网功率平抑控制的策略。分析了功率波动对电网的规划、运行和调度可能造成的危害,分析了储能型光伏并网系统的运行工况,提出了并网功率的给定方法,即光伏阵列输出功率进行低通滤波后的值作为参考并网功率,还详细分析了低通滤波器的设计、双向DC/DC变换器的控制,最后还进行了仿真研究。第四,开发了一台双向DC/DC变换器,包括硬件电路的设计和控制程序的设计两部分。结合实验室现有的设备条件,搭建了一个实验平台,对本文提出的功率平抑控制策略进行了验证。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 背景和意义
• 1.2 研究现状和存在的问题
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 光伏系统介绍
• 1.4 本文所做的工作
• 2 储能型光伏并网逆变器
• 2.1 光伏并网系统的期望运行特性
• 2.2 储能型光伏并网逆变器的结构
• 2.2.1 并网逆变器的结构
• 2.2.2 DC/DC变换器
• 2.2.3 DC/AC变换器
• 2.2.4 电池充放电控制器
• 2.2.5 储能电池
• 2.3 本章小结
• 3 光伏并网控制
• 3.1 光伏电池特性
• 3.2 最大功率跟踪控制
• 3.2.1 原理介绍
• 3.2.2 仿真结果与分析
• 3.2.3 实验结果与分析
• 3.3 电流逆变控制
• 3.3.1 有功和无功的解耦控制
• 3.3.2 空间矢量PWM
• 3.3.3 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 功率平抑控制
• 4.1 功率波动对电网的影响
• 4.2 功率平抑控制策略
• 4.2.1 并网功率的控制
• 4.2.2 系统运行工况
• 4.2.3 低通滤波器的设计
• 4.2.4 双向DC/DC变换器的工作方式
• 4.3 仿真结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 系统实现与实验研究
• 5.1 双向DC/DC变换器的设计
• 5.1.1 硬件电路的设计
• 5.1.2 控制程序的设计
• 5.2 实验平台简介
• 5.2.1 光伏并网逆变器SG1K5TL简介
• 5.2.2 直流电源DH17224A-3简介
• 5.3 实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集