本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏逆變技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源是支撐人類社會(huì)生存和發(fā)展的基本元素,隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)常規(guī)能源的開(kāi)采利用越來(lái)越多,不僅造成了全球的能源危機(jī),更嚴(yán)重的污染了生存環(huán)境。近年來(lái),各國(guó)政府都先后投入新能源的開(kāi)發(fā)研究,其中太陽(yáng)能具有可再生、可持續(xù)、易獲得、無(wú)污染、無(wú)噪聲、安全清潔等優(yōu)點(diǎn),得到人們青睞,其發(fā)電規(guī)模和裝機(jī)容量逐年增高。隨著光伏發(fā)電規(guī)模和并網(wǎng)容量的增加,光伏模塊對(duì)用戶和電力系統(tǒng)的影響也越來(lái)越嚴(yán)重,對(duì)逆變器的技術(shù)要求也越來(lái)越高。常規(guī)的逆變器因?yàn)殡娮悠骷磻?yīng)速度快,沒(méi)有慣性作用,在光照條件急劇變化及負(fù)載波動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)用戶和電網(wǎng)造成危害,而且功率調(diào)節(jié)性能差,不能同時(shí)提供孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定的頻率及電壓支撐。為改善逆變器接口特性,解決以上問(wèn)題,本文采用虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)控制策略,使得光伏發(fā)電單元模仿同步發(fā)電機(jī)工作。該控制策略不僅能夠保持孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電壓和頻率的穩(wěn)定,還可以參與并聯(lián)電網(wǎng)性能的調(diào)節(jié),滿足了光伏發(fā)電在這兩種模式下的可靠運(yùn)行。文章首先介紹了光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)前景,明確了課題研究的重要意義。根據(jù)光伏系統(tǒng)不同的運(yùn)行模式,介紹了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分類,在對(duì)比幾種常見(jiàn)的逆變器控制方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,引入了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù),并根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的二階方程對(duì)控制策略進(jìn)行了建模分析,模擬同步發(fā)電機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)了功頻控制單元和勵(lì)磁控制單元。其次,根據(jù)光伏發(fā)電結(jié)構(gòu),在MATLAB/simulink軟件中搭建了系統(tǒng)仿真模型。首先驗(yàn)證了儲(chǔ)能單元對(duì)光伏發(fā)電輸出功率的平抑作用;接著分別進(jìn)行了虛擬同步發(fā)電機(jī)特性仿真,包括功頻調(diào)節(jié)特性、勵(lì)磁調(diào)節(jié)特性、功角特性及引入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用仿真;最后進(jìn)行了光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行和兩臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行仿真,實(shí)驗(yàn)中電網(wǎng)和光伏發(fā)電單元可以共同承擔(dān)負(fù)載功率,兩臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)按照自身容量和調(diào)差系數(shù)自動(dòng)分配負(fù)荷變化,仿真效果較好。最后,以主控芯片DSP320F2812和功率器件IPM為主控單元,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)主電路和控制電路結(jié)構(gòu),完成了實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)的搭建;設(shè)計(jì)了主程序流程和各功能子程序流程結(jié)構(gòu),編寫(xiě)了基于CCS3.3的控制程序,完成了在硬件電路上的調(diào)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一驗(yàn)證了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的有效性和正確性。
【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略 調(diào)速器 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 并網(wǎng)運(yùn)行
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題的研究背景和意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹13-19
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)基本構(gòu)成13-14
• 1.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)?/span>15-17
• 1.3.4 逆變器接口控制策略17-19
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容及各章節(jié)安排19-21
• 第二章 虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略分析21-33
• 2.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)模型分析22-26
• 2.2.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)算法的數(shù)學(xué)建模22-24
• 2.2.2 電氣部分的建模實(shí)現(xiàn)24
• 2.2.3 機(jī)械部分的建模實(shí)現(xiàn)24-26
• 2.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)26-31
• 2.3.1 功頻控制器原理分析26-27
• 2.3.2 功頻控制器的設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.3 勵(lì)磁控制器原理分析28-31
• 2.3.4 勵(lì)磁控制器的設(shè)計(jì)31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 基于虛擬同步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真33-49
• 3.1 儲(chǔ)能單元對(duì)光伏發(fā)電的作用33-36
• 3.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)特性仿真36-44
• 3.2.1 功頻調(diào)節(jié)特性仿真37-38
• 3.2.2 勵(lì)磁調(diào)節(jié)特性仿真38-40
• 3.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用仿真40-42
• 3.2.4 功角特性仿真42-44
• 3.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)仿真44-46
• 3.4 兩臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行仿真46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)49-63
• 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 主電路設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.1 光伏陣列直流源50
• 4.2.2 IPM功率模塊50-51
• 4.2.3 LC濾波電路51-52
• 4.2.4 三相負(fù)載52
• 4.3 控制電路設(shè)計(jì)52-60
• 4.3.1 DSP主控單元52-54
• 4.3.2 信號(hào)檢測(cè)電路54-55
• 4.3.3 過(guò)零檢測(cè)電路55-57
• 4.3.4 驅(qū)動(dòng)電路57-58
• 4.3.5 保護(hù)電路58-60
• 4.3.6 輔助電源設(shè)計(jì)60
• 4.4 本章小結(jié)60-63
• 第五章 基于DSP的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)63-73
• 5.1 CCS3.3 軟件介紹63-64
• 5.2 軟件設(shè)計(jì)總體思路64-65
• 5.3 主程序設(shè)計(jì)65
• 5.4 各功能子程序設(shè)計(jì)65-71
• 5.4.1 捕獲中斷程序66
• 5.4.2 ADC采樣程序66-68
• 5.4.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)算法程序68-69
• 5.4.4 SVPWM調(diào)制程序69-70
• 5.4.5 死區(qū)時(shí)間設(shè)置70
• 5.4.6 定時(shí)器T1周期中斷程序70-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析73-83
• 6.1 實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)調(diào)試73-75
• 6.1.1 過(guò)零檢測(cè)實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.1.2 信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理實(shí)驗(yàn)74
• 6.1.3 SVPWM調(diào)制實(shí)驗(yàn)74-75
• 6.2 孤網(wǎng)模式下VSG特性實(shí)驗(yàn)75-79
• 6.2.1 功頻調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)76-77
• 6.2.2 勵(lì)磁調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)77
• 6.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作用實(shí)驗(yàn)77-79
• 6.3 并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)79-81
• 6.4 本章小結(jié)81-83
• 總結(jié)與展望83-85
• 文參考獻(xiàn)85-89
• 致謝89-90
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果90

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