本文關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)逆變器直接功率控制策略研究

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【摘要】：近年來,為了解決能源枯竭的問題和適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展需要,光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)受到日益重視。特別是逆變器的控制策略作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心,受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。逆變器的直接功率控制策略(Direct Power Control,DPC)不需要把功率變量轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電流變量,而是直接控制逆變器輸出的瞬時功率,具有系統(tǒng)響應(yīng)速度快,魯棒性好,結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。本文以兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,重點(diǎn)討論了并網(wǎng)逆變器的直接功率控制策略,提出了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)直接功率控制策略的改進(jìn)方法。首先,本文介紹了光伏電池的工作原理和輸出特性,建立了適用于工程實(shí)際的光伏電池數(shù)學(xué)模型。分析了幾種常見的最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法。根據(jù)光伏電池的輸出特性,采用了一種變步長模糊最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法。與電導(dǎo)增量法對比仿真,驗(yàn)證了該模糊控制MPPT具有跟蹤速度快,穩(wěn)態(tài)精度較高,在最大功率點(diǎn)附近振蕩較小的優(yōu)點(diǎn)。其次,推導(dǎo)了三相電壓型并網(wǎng)逆變器在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,介紹了瞬時功率理論和傳統(tǒng)直接功率控制策略。提出了開關(guān)矢量d、q坐標(biāo)投影法,詳細(xì)分析了八種開關(guān)矢量對逆變器輸出功率的影響,根據(jù)分析結(jié)果建立一種DPC新型開關(guān)表。通過仿真驗(yàn)證了新型開關(guān)表DPC具有電流諧波含量低,穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn)。再次,為了進(jìn)一步改進(jìn)DPC控制策略,提出了一種模糊直接功率控制策略,主要思想是利用模糊控制器取代傳統(tǒng)直接功率控制策略中的滯環(huán)比較器,解決了滯環(huán)控制靈活性較差的缺點(diǎn)。根據(jù)理論分析,設(shè)計了模糊控制器。仿真結(jié)果表明:模糊直接功率控制相比于滯環(huán)比較直接功率控制能更好的抑制電流諧波、減小穩(wěn)態(tài)功率波動。最后,重點(diǎn)分析了基于直接功率控制的三種無功補(bǔ)償工作模式。利用直接功率控制策略具有快速功率控制響應(yīng)的特點(diǎn),提出了光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電與無功補(bǔ)償功能相結(jié)合的工作模式。實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)逆變器的多功能使用,不僅可以并網(wǎng)發(fā)電,而且可以改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量,提高設(shè)備的利用率。利用Matlab/Simulink仿真驗(yàn)證了該理論的正確性。
【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 直接功率控制 模糊控制 無功補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題研究的背景和意義9
• 1.2 光伏技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展歷程9-12
• 1.2.1 光伏技術(shù)的主要發(fā)展階段9-10
• 1.2.2 光伏技術(shù)在我國的發(fā)展10-11
• 1.2.3 光伏技術(shù)未來發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)12-14
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類12
• 1.3.2 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)12-14
• 1.4 并網(wǎng)逆變器控制策略14-16
• 1.4.1 電流閉環(huán)控制技術(shù)15
• 1.4.2 直接功率控制技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 2 光伏電池建模及模糊控制MPPT算法研究18-31
• 2.1 光伏電池數(shù)學(xué)模型及外輸出特性18-22
• 2.1.1 光伏電池的工作原理18-19
• 2.1.2 光伏電池的等效模型19-20
• 2.1.3 工程適用的光伏電池數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.1.4 光伏電池仿真21-22
• 2.2 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)22-26
• 2.2.1 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的基本原理22-24
• 2.2.2 常用的MPPT算法24-26
• 2.3 變步長分布模糊控制MPPT研究26-30
• 2.3.1 變步長模糊控制MPPT原理27-29
• 2.3.2 仿真驗(yàn)證29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 三相并網(wǎng)逆變器直接功率控制策略研究31-48
• 3.1 三相并網(wǎng)變換器的數(shù)學(xué)模型31-34
• 3.1.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型31-33
• 3.1.2 坐標(biāo)變換33-34
• 3.2 傳統(tǒng)直接功率控制策略34-38
• 3.2.1 瞬時功率理論34-35
• 3.2.2 系統(tǒng)的組成及其作用35-38
• 3.3 開關(guān)矢量dq坐標(biāo)投影分析法及新型開關(guān)表38-41
• 3.4 基于Matlab/Simulink兩種開關(guān)表對比仿真41-46
• 3.4.1 穩(wěn)態(tài)情況下的對比仿真42-44
• 3.4.2 光照突減情況下的對比仿真44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 4 光伏并網(wǎng)逆變器模糊直接功率控制策略研究48-56
• 4.1 模糊控制器的設(shè)計48-51
• 4.1.1 模糊化49
• 4.1.2 模糊邏輯推理49-50
• 4.1.3 清晰化50
• 4.1.4 更新開關(guān)表50-51
• 4.2 仿真驗(yàn)證51-55
• 4.2.1 模糊推理系統(tǒng)仿真51-53
• 4.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器模糊直接功率控制仿真53-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 5 直接功率控制策略在無功補(bǔ)償中的應(yīng)用56-63
• 5.1 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x和方式56-58
• 5.1.1 無功補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵饬x56-57
• 5.1.2 光伏電站無功補(bǔ)償配置57
• 5.1.3 常用無功補(bǔ)償設(shè)備57-58
• 5.2 基于直接功率控制的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)無功補(bǔ)償模式58-59
• 5.3 仿真驗(yàn)證59-62
• 5.3.1 白天補(bǔ)償本地負(fù)載模式59-60
• 5.3.2 夜間補(bǔ)償本地負(fù)載模式60-61
• 5.3.3 無功功率輸送電網(wǎng)模式61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄70
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70

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本文編號：1058093