隨著全社會對電能的需求增加,化石能源為主的傳統(tǒng)能源,已不再適合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展要求,因此光伏和風(fēng)力發(fā)電代表的清潔能源得到了廣泛的發(fā)展。分布式光伏發(fā)電因自身的開發(fā)優(yōu)勢,成為了光伏利用的主要形式,但現(xiàn)階段仍存在諸多問題。傳統(tǒng)電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行與同步發(fā)電機(jī)自身固有的旋轉(zhuǎn)慣性和阻尼特性密不可分,而基于電力電子元件的分布式光伏大規(guī)模并網(wǎng)后,其自身的無慣性阻尼、隨機(jī)性等特點,導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和抗干擾能力嚴(yán)重下降。虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù),是一種能夠使逆變電源擁有同步發(fā)電機(jī)特性的方案。本文針對由光電池、小容量超級電容、DC-DC變換器、DC-AC變換器等組成的分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng),適配了虛擬同步發(fā)電機(jī)方案,具體工作內(nèi)容如下:1)概述了光伏電池的數(shù)學(xué)模型與工程模型,并利用光伏電池工程模型,在MATLAB平臺分析了其輸出特性;詳細(xì)介紹了光伏電池最大功率跟蹤原理及Boost電路模型;在MATLAB/Simulink平臺建立了擾動觀察法最大功率跟蹤控制模型,并進(jìn)行了仿真驗證。2)研究了基于互補PWM控制的雙向DC-DC電路小信號模型,并以此為依據(jù)設(shè)計了超級電容器充放電控制系統(tǒng);提出一種利用有限的端口條件快速確定紋... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單級式光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)銯igure1-1Single-stagephotovoltaicgrid-connectedinvertertopology

華北水利水電大學(xué)碩士論文2究基礎(chǔ)上，針對上述存在的突出問題進(jìn)行展開。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1分布式光伏并網(wǎng)逆變器現(xiàn)有的分布式光伏并網(wǎng)逆變器，一般采用非隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可分為單級式和雙級式兩類[12]。如圖1-1和1-2所示，前者在能量轉(zhuǎn)換時只有一個環(huán)節(jié)，而后者要通過兩個環(huán)節(jié)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。圖1-1單級式光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)銯igure1-1Single-stagephotovoltaicgrid-connectedinvertertopology圖1-2雙級式光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)銯igure1-2Two-stagephotovoltaicgrid-connectedinvertertopology由于光伏電池在不同的環(huán)境狀態(tài)下，存在不同的最大功率點，使得單級式光伏并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)，既要考慮電池板的最大功率點，又要保證輸出電流滿足并網(wǎng)條件，導(dǎo)致控制系統(tǒng)相對復(fù)雜。而雙級式光伏并網(wǎng)逆變器中，最大功率跟蹤控制(MPPT)和并網(wǎng)控制，分別由前級DC-DC變換器和后級DC-AC變換器獨立實現(xiàn)，控制系統(tǒng)設(shè)計比前者更加簡單方便。因此，主流的光伏并網(wǎng)逆變器均采用雙級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在雙極式光伏并網(wǎng)逆變器的研究中，前級DC-DC變換器的MPPT控制研究已較為成熟，其控制方法大致分為[13]：①CVT控制方法；②基于優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的控制方法；③基于擾動自尋優(yōu)的控制方法；④基于智能算法的控制方法；⑤基于輸出端控制的MPPT控制方法。后級DC-AC變換器的并網(wǎng)控制研究，是眾多學(xué)者的研究熱點，現(xiàn)有的并網(wǎng)控制策略可根據(jù)矢量定向和控制變量的不同分為四類：①基于電壓定向的矢量控制[14]；②基于虛擬磁鏈定向的矢量控制[15]；③基于電壓定向的直接功率控制[16]；④基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制[17]。目前，主流的分布式光伏并網(wǎng)逆變器，通常采用基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略。該策略雙環(huán)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)環(huán)控制用于控制逆變器本身，而外環(huán)控制則用于逆變?

rolledVSG)奠定了VSG思想基礎(chǔ)，在該思想基礎(chǔ)上國內(nèi)外出現(xiàn)了眾多改進(jìn)方案。其中，最典型的VSG控制方案有英國利物浦大學(xué)鐘慶昌教授提出的Synchronverter方案[37,38]、日本大阪大學(xué)Ise實驗室提出的VSG方案[39,40]以及合肥工業(yè)大學(xué)丁明教授提出的VSG控制方案[41]等。其中，鐘慶昌教授提出的Synchronverter方案中，還考慮了同步發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過程，增強了虛擬定子與轉(zhuǎn)子的耦合度，更加接近同步發(fā)電機(jī)的外特性。虛擬同步發(fā)電機(jī)控制主要針對儲能逆變器提出，在分布式光伏并網(wǎng)逆變器中應(yīng)用較晚。典型的分布式光伏VSG的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-3所示，不同于儲能逆變器，分布式光伏逆變器采用VSG控制需要同時協(xié)調(diào)MPPT控制、并網(wǎng)控制以及充放電控制三個方面。圖1-3配有儲能電池的分布式光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Figure1-3Topologyofdistributedphotovoltaicgrid-connectedinverterwithenergystoragebattery國內(nèi)最早在文獻(xiàn)[42,43]將虛擬同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用到分布式光伏中，但兩者本質(zhì)上仍然是儲能逆變器的控制策略。文獻(xiàn)[44]首次提出針對分布式電源的自治和并網(wǎng)兩種運行模式虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略以及自適應(yīng)虛擬慣性策略，并對相關(guān)參數(shù)優(yōu)化做了詳細(xì)的分析。文獻(xiàn)[45]中提出一種分布式光伏VSG的協(xié)調(diào)控制策略，在充放電控制中引入并網(wǎng)點的功率缺額信號，提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。文獻(xiàn)[46]提出光伏和儲能共交流母線的VSG方案，簡化了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與相應(yīng)控制策略。但在該模式下成本更高，不適合應(yīng)用在分布式光伏發(fā)電，更適合應(yīng)用在集中式大功率光伏電站。文獻(xiàn)[47]提出一種無儲能設(shè)備的分布式光伏VSG，該方法是利用光伏電池出力曲線和特征值分析得到光伏電池穩(wěn)定運行區(qū)域，利用配套的控制策略避免功率不足引起直流電壓降落，使得分布式并網(wǎng)光伏逆變器能還能運行在自治模式。但在該?


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