【摘要】：隨著經(jīng)濟全球化深入發(fā)展,世界能源危機不斷加重,人們對于傳統(tǒng)化石能源的不合理利用使環(huán)境問題日益突出。因太陽能資源具有儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性、經(jīng)濟性等優(yōu)點使得太陽能發(fā)電技術得到廣泛應用。光伏裝機容量在世界各國新增裝機容量中所占比例越來越大。逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心,其控制系統(tǒng)設計的優(yōu)劣直接影響整個并網(wǎng)系統(tǒng)的性能。而隨著光伏電站在電網(wǎng)系統(tǒng)中的滲透率越來越大,其低電壓穿越能力也開始引起人們重視成為研究熱點。 本文以三相單級式并網(wǎng)逆變器為對象,深入研究了其在電網(wǎng)正常及故障運行狀態(tài)下的控制策略,并對光伏逆變系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓故障時的低電壓穿越控制策略進行了初步探索。 首先,推導建立了光伏電池的數(shù)學模型和簡化后的工程模型,并詳細介紹了傳統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)方法的原理及實現(xiàn)流程,為解決傳統(tǒng)方法中存在的振蕩現(xiàn)象,縮短跟蹤時間提出一種恒壓法與變步長電導增量法相結(jié)合的方法,并通過仿真驗證了該方法尋優(yōu)速度較傳統(tǒng)電導增量法提高了5倍左右,且跟蹤精度也明顯改善。 其次,在充分了解光伏并網(wǎng)功率特性的基礎上,對在電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下以電網(wǎng)電壓矢量定向的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)進行了仿真研究。利用坐標變換可以將交流量轉(zhuǎn)換為直流量這一優(yōu)勢,將光伏逆變系統(tǒng)的數(shù)學模型轉(zhuǎn)換到dq旋轉(zhuǎn)坐標系下進行控制器的設計。本文選用電壓電流雙環(huán)控制,并給出了具體的參數(shù)計算方法。同時,詳細研究了空間電壓矢量的調(diào)制方法,通過編程實現(xiàn)SVPWM仿真模塊的創(chuàng)立。 再次,電網(wǎng)發(fā)生故障時正負序分量的精確提取至關重要,本文在傳統(tǒng)軟件鎖相環(huán)的基礎上加入陷波器的設計,使其能夠在電網(wǎng)故障時精確定位正序分量的相角,以實現(xiàn)基于雙dp坐標變換的控制系統(tǒng)的設計,并對以抑制并網(wǎng)負序電流和以抑制直流側(cè)電壓波動為目標的控制策略進行深入研究。 最后,詳細介紹了光伏并網(wǎng)低電壓穿越技術要求,分析了逆變系統(tǒng)在電網(wǎng)故障時的動態(tài)特性變化,并在滿足低電壓穿越技術要求的前提下提出一種基于無功電流補償?shù)牡碗妷捍┰娇刂撇呗?該控制策略能夠充分利用逆變系統(tǒng)的特性不通過增加額外硬件設備就能使光伏電站滿足低電壓穿越要求,并能向電網(wǎng)提供一定量的無功支撐并網(wǎng)點電壓。 本文在深入研究整個光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的基礎上,對并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)正常與故障狀態(tài)下的逆變控制系統(tǒng)進行了設計,并通過仿真結(jié)果驗證此控制系統(tǒng)具有良好的性能后,在此仿真平臺上進行了光伏低電壓穿越控制策略的仿真研究,仿真結(jié)果驗證了該策略能夠使光伏電站在并網(wǎng)點電壓跌落時將并網(wǎng)電流限制在1.1倍的額定電流范圍以內(nèi),并可以向電網(wǎng)輸送一定量的無功,使并網(wǎng)點電壓升高,從而在電網(wǎng)故障階段使光伏電站保持并網(wǎng)運行。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM464

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本文編號：2415192