光伏并网发电和无功补偿综合控制技术研究

摘要

随着能源紧缺、环境污染等问题的日益严峻，清洁的可再生能源的开发和利用引起了全球范围内的重视。近年来太阳能光伏并网发电作为太阳能资源有效利用的重要方式之一，已经取得了飞速的发展。然而随着大量的发电装置并网发电，电能中含有大量的谐波造成了并网点的电网电压和电流畸变。这会影响电网的电能质量是一种污染。本文提出了一种新的光伏并网系统，根据光伏逆变器主电路拓扑的特点，研究光伏发电并网控制、无功补偿和有源滤波有效结合的光伏并网发电系统，而且系统在发电的同时还对电网无功和谐波补偿或抑制，从而提高电能质量。
　　在光伏并网发电控制方面，研究光伏逆变器的拓扑结构和并网控制，太阳能电池最大功率点跟踪算法，谐波检测与抑制，孤岛检测和无功电流检测。本文的重点是瞬时无功功率补偿和谐波抑制，最大功率点跟踪技术，孤岛检测技术，以实现光伏发电和无功功率补偿的统一控制。光伏发电根据最大功率点跟踪，分析光伏阵列在不同的温度与日照强度下，太阳能电池的输出功率与V-I特性是强非线性的。
　　本文提出了功率前馈变步长控制扰动观测MPPT的改进方法。对于孤岛检测问题，建立了基于电压正反馈和频率正反馈孤岛检测方法的数学模型。依据瞬时功率理论基础的方法，进行无功补偿控制策略和谐波电流检测方法的研究。设计光伏发电控制系统，最终研制了系统实验样机。
　　光伏并网发电系统即可以提供有功功率，也可以进行无功功率补偿和抑制谐波。通过系统仿真和实验研究验证了系统方案是有效和可行的。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 光伏发电应用现状

1.3 光伏并网技术国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

第二章 光伏并网逆变器拓扑结构与建模

2.1 引言

2.2 光伏并网发电系统对逆变器的要求

2.3 并网逆变器拓扑结构

2.4 逆变器建模与控制模式分析

2.5 本章小结

第三章 光伏阵列特性分析和最大功率跟踪算法研究

3.1 引言

3.2 光伏阵列特性分析

3.3 最大功率点跟踪算法分析

3.4仿真研究

3.5 本章小结

第四章 孤岛效应检测技术研究

4.1 引言

4.2 孤岛检测技术标准及特性分析

4.3 基于dq变换的正反馈方法分析

4.4 仿真研究

4.5 本章小结

第五章 光伏并网无功补偿技术研究

5.1 引言

5.2 瞬时无功功率理论分析

5.3 基于p-q法的无功补偿控制分析

5.4仿真研究

5.5 本章小结

第六章 光伏并网逆变器实验装置设计

6.1 引言

6.2 数字信号控制板设计

6.3 信号采集和调理电路设计

6.4 光伏并网逆变器实验装置

6.5 最大功率点跟踪实验研究

6.6 无功补偿实验研究

6.7 谐波电流补偿实验研究

6.8 本章小结

第七章 结论

7.1 课题主要研究工作

7.2 创新点

7.3 进一步的研究工作

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢