隨著能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重,越來(lái)越多的研究人員開始關(guān)注可再生能源利用與分布式發(fā)電技術(shù)。作為典型的可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng),光伏電池一般通過(guò)電力電子裝置接入電網(wǎng),和傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相比缺乏慣性和阻尼,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。虛擬同步機(jī)技術(shù)通過(guò)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中增加儲(chǔ)能單元來(lái)提供慣性支撐,使其具備慣性和阻尼特征。由于虛擬慣量和阻尼參數(shù)可以在儲(chǔ)能單元的充放電功率、剩余容量等約束范圍內(nèi)進(jìn)行自主調(diào)節(jié),靈活的慣量和阻尼調(diào)節(jié)能力使得系統(tǒng)頻率、電壓在擾動(dòng)初期即有望得到有效抑制。本文首先對(duì)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行了詳細(xì)的建模。建立了光伏電池模型并分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率控制策略。對(duì)比各類型儲(chǔ)能元件的特點(diǎn),選取了性價(jià)比較高的鉛酸蓄電池,建立三階動(dòng)態(tài)電池模型并進(jìn)行仿真分析�；趥鹘y(tǒng)同步發(fā)電機(jī)和虛擬同步機(jī)的相似性,推導(dǎo)出虛擬同步機(jī)的控制策略,并建立了共直流母線型光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,完成了仿真驗(yàn)證。隨后,研究了虛擬同步機(jī)系統(tǒng)的孤網(wǎng)和并網(wǎng)運(yùn)行模式。通過(guò)仿真對(duì)比了孤網(wǎng)和并網(wǎng)情況下系統(tǒng)的特性,比較了不同慣量J、阻尼系數(shù)D和頻率有功下垂系數(shù)Kp對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響。進(jìn)而提出了改進(jìn)型的慣量自適應(yīng)控制策略,與恒定慣量的控制策略相比,系統(tǒng)性能得到了進(jìn)一步的改善。由于儲(chǔ)能是光伏系統(tǒng)中提供慣量的物理來(lái)源,本文分析了不同阻尼比情況下的儲(chǔ)能單元優(yōu)化配置,選取欠阻尼二階系統(tǒng),考慮儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)、充放電功率和充放電功率變化率限制因素,明確了考慮蓄電池充放電特性的虛擬同步機(jī)慣量和阻尼系數(shù)的可調(diào)范圍。通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提參數(shù)邊界的正確性和相關(guān)控制方法的有效性,為虛擬同步機(jī)可靠運(yùn)行和參數(shù)自適應(yīng)控制提供了一種分析途徑。最后,本文考慮光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在配網(wǎng)饋線首端接入的典型應(yīng)用情況。將其與固態(tài)變壓器有機(jī)結(jié)合,基于一種采用多脈整流技術(shù)的固態(tài)變壓器(MPR-SST),通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證模型的可行性,將虛擬同步機(jī)控制應(yīng)用于MPR-SST,通過(guò)仿真驗(yàn)證了兩者結(jié)合應(yīng)用的有效性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

提高整體工作電壓，再把大量的光伏模塊進(jìn)行并聯(lián)處理形成光伏電池陣列從而提??高系統(tǒng)整體效率。為方便起見，工程上組成的光伏陣列一般要求光伏電池一致，??因此可以視為將若千一模一樣的光伏電池串聯(lián)和并聯(lián)，忽略其細(xì)微差別，如圖２－??２所示是串聯(lián)數(shù)量為％、并聯(lián)數(shù)量為％建立起來(lái)的光伏陣列，其總體輸出電流和??電壓的關(guān)系為：??＿?—?Ｔ?＊??？＂￣＊??丨丄丨ｒｉｌｒ丨丄ｖ?丄＋??丁??Ｉ?丁?Ｉ?丁?Ｔ?ｖ??ｈ?ｉ丄！－＾?丄／?？？丄?Ｋ??丨丁’丨?丁?Ｉ?￣?ｖ?丁??Ｉ?Ｉ??１：１：?：?：??Ｉ?．?Ｉ?？?？??．Ｉ?１?■?｜?１?■?！，?＿｝?１?？??ｉ＂Ｔ?Ｉ?丁?〒?ｖ?〒?一??—??｜?；?Ｉ???ＮＰ??圖２－２光伏電池陣列示意圖??８??

＿．??圖２－１光伏電池工作原理??以上就是光伏電池發(fā)電的基本原理。值得說(shuō)明的是，光伏陣列中最小的組成??單元就是光伏電池，實(shí)際上，單一光伏電池輸出的電壓一般較低，功率也較小。??在實(shí)際的工程應(yīng)用中，經(jīng)常將許多光伏電池串聯(lián)而能夠構(gòu)成一個(gè)大型的光伏模塊，??提高整體工作電壓，再把大量的光伏模塊進(jìn)行并聯(lián)處理形成光伏電池陣列從而提??高系統(tǒng)整體效率。為方便起見，工程上組成的光伏陣列一般要求光伏電池一致，??因此可以視為將若千一模一樣的光伏電池串聯(lián)和并聯(lián)，忽略其細(xì)微差別，如圖２－??２所示是串聯(lián)數(shù)量為％、并聯(lián)數(shù)量為％建立起來(lái)的光伏陣列，其總體輸出電流和??電壓的關(guān)系為：??＿?—?Ｔ?＊??？＂￣＊??丨丄丨ｒｉｌｒ丨丄ｖ?丄＋??丁??Ｉ?丁?Ｉ?丁?Ｔ?ｖ??ｈ?ｉ丄�。�?丄／?？？丄?Ｋ??丨丁’丨?丁?Ｉ?￣?ｖ?丁??Ｉ?Ｉ??１：１：?：?：??Ｉ?．?Ｉ?？?？??．Ｉ?１?■?｜?１?■?！

整體上來(lái)看，光伏陣列的輸出特性依賴于光伏電池的外特性。??２．１．１．２光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型??如圖２－３所示，在理想情況下。光伏電池可用如下模型進(jìn)行等效模擬，它由??二極管、恒流源、旁路電阻化和串聯(lián)電阻足組成，／＿是光伏電池受太陽(yáng)光照射??所產(chǎn)生的光生電流，它的大小與電池板的面積、環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度值有關(guān)。??取決于二極管兩端電壓和溫度，它正向通過(guò)二極管，是二極管的反向飽和電流。??是由于材質(zhì)邊緣或內(nèi)部的污漬及微小損壞造成的旁路電阻，一般為上百至上??千歐姆；＆是串聯(lián)電阻，經(jīng)驗(yàn)值小于等于１〇，主要是由電池的內(nèi)部電阻、外接觸??面表面電阻、導(dǎo)體電阻、接觸電阻所串聯(lián)而成。????ｒ－ＡＡ／Ｖ＾??／?７?Ｉ?＾?????〇??圖２－３光伏電池的單指數(shù)等效模型??根據(jù)圖２－３，可得：??Ｉ?＝?（２－２）??根據(jù)光伏相關(guān)特性，可得：??／?＝?／廠／０｛ｅＸｐ［
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