光伏微网柔性变流器并网运行混成控制研究

摘要

太阳能光伏发电由于资源丰富、分布广泛、建设简单、环境友好等优点，大力发展光伏发电技术已渐渐为世界所共识。分布式光伏发电以微网形式接入主电网是提高其效能的最有效措施。由于光伏发电的随机性与间歇性特征，光伏微网并网会出现各种电能质量问题，因此，对光伏微网并网功率接口及其控制方法的研究成为了一个热点课题。论文以并网柔性变流器为研究对象，开展光伏微网柔性变流器并网运行混成控制的理论和方法研究，不仅具有极其重要的学术意义，还且具有非常广泛的应用前景。
　　首先，论文深入调研了光伏微网产生和发展的背景、概念以及国内外发展现状;综述了微网常规并网功率接口及其一般控制方法;着重探索了柔性变流器理论的基本思想、分类、原理以及研究现状，深入研究了并网柔性变流器基本拓扑与工作原理。其次，介绍了混成系统理论的概念、模型、分类、控制方法，详细分析了光伏微网柔性变流器并网运行系统的混成特性，结合并网柔性变流器中三相全桥逆变器的工作模态和混成控制决策机制，建立了三相全桥逆变器的混成自动机模型，深入研究了并网柔性变流器的离散控制器和连续控制器的设计方法;最后，运用Matlab/Simulink软件搭建了100kVA光伏微网并网运行系统的仿真模型，并针对系统不同的运行模式和工作情况进行了仿真分析。
　　论文探索的光伏微网柔性变流器并网功率接口，是一种高性能的电力电子功率接口，具有根据光伏电源输出容量或其他外部信息自主调节其输出功能的能力;本文深入研究了光伏微网柔性变流器并网运行混成控制方法，能够客观、精细地描述光伏微网柔性变流器并网运行系统的连续特性、离散特征及其相互作用，设计的混成控制器集柔性并网变流器的功率控制、电能质量控制、运行模式切换控制等多功能控制于一体，具有控制精度高、鲁棒性强、实现容易等优势。仿真结果验证了其正确性、有效性和可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 微网的提出与发展以及光伏微网的形成

1．2．1 微网的提出及其基本概念

1．2．2 微网的结构分类

1．2．3 光伏微网的形成与发展

1．3 微网并网运行控制技术的国内外研究现状

1．3．1 微网并网运行系统的发展现状

1．3．2 微网并网接口及其控制策略研究现状与发展趋势

1．4 柔性变流器的研究历程与现状概述

1．5 混成控制理论研究历程与现状概述

1．6 本论文主要研究内容

第二章 并网柔性变流器的拓扑结构与工作原理

2．1 柔性变流器理论简介

2．1．1 柔性变流器理论的基本思想

2．1．2 柔性变流器基本分类及其基本原理

2．2 基于固定型的传统柔性变流器并网功率接口

2．2．1 电压源变流器

2．2．2 电流源变流器

2．2．3 阻抗源变流器

2．2．4 矩阵变流器

2．3 基于柔性变流器的新型并网接口

2．3．1 柔性变流器并网接口的基本拓扑

2．3．2 柔性变流器并网接口的工作原理

2．4 本章小结

第三章 光伏微网柔性变流器并网运行系统混成特性分析

3．1 混成系统理论简介

3．1．1 混成系统的基本概念及其特性

3．1．2 混成系统的模型描述

3．1．3 混成系统的简单分类

3．1．4 混成系统的控制方法

3．2 光伏微网并网运行系统的混成特性分析

3．2．1 光伏电源的混成特性分析

3．2．2 微网负载混成特性分析

3．2．3 并网柔性变流器的混成特性分析

3．2．4 运行过程混成特性分析

3．3 本章小结

第四章 光伏微网并网柔性变流器的混成控制策略研究

4．1 并网柔性变流器的混成自动机建模

4．1．1 三相全桥逆变电路的工作模态分析

4．1．2 三相全桥逆变电路的混成控制决策

4．2 离散控制器的设计

4．3．1 离散控制器切换序列的设计

4．2．2 离散控制器边界条件的设计

4．3 连续控制器的设计

4．3．1 功率参考电流的生成

4．3．2 联网运行时的混成控制策略

4．3．3 孤岛运行时的混成控制策略

4．4 本章小结

第五章 光伏微网并网柔性变流器的运行控制仿真

5．1 仿真软件的简介

5．1．1 光伏发电系统模型

5．1．2 光伏微网运行控制系统仿真模型

5．1．3 混成控制器仿真模型

5．1．4 混成控制系统仿真模型

5．2 光伏微网运行控制的仿真结果与分析

5．3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表论文与专利情况)

附录B (攻读学位期间获奖与项目情况)