光伏系统低电压穿越技术的研究及其检测装置的研制

摘要

近年来，光伏发电技术在我国发展迅猛，所占比例越来越大。当电网发生故障时，光伏发电系统应保证并网运行不跳机，维持电网电压与频率的稳定。
　　本文分析了光伏发电站低电压穿越的必要性，通过对光伏发电系统进行建模，分析了光伏逆变器的交流侧并网控制策略和直流侧的MPPT控制策略，从而进一步研究在电网故障导致电压发生跌落时，光伏逆变器有功电流与无功电流的协调控制策略。
　　为了检测光伏逆变器的低电压穿越性能，本文分别研制了用于实验室光伏逆变器检测和用于光伏电站现场移动检测的低电压穿越检测装置。检测装置创新性的采用无励磁调节开关的方式切换检测装置主回路的拓扑结构和电抗器的连接抽头，与采用高压断路器切换或手动切换方式相比，不仅仅降低了成本，还实现了快速实现不同跌落幅值和不同故障类型的切换，减少了检测的时间和工作量。
　　本文通过搭建检测装置仿真模型，对装置的跌落特性进行仿真，验证设计方案和参数计算的正确性，并通过建立带有低电压穿越控制策略的光伏逆变器带入检测装置仿真模型，验证设计的正确性和装置的实用性。文中的设计理念在已在实验室完成了推广应用，并完成了数十台光伏逆变器的检测，检测装置的可行性、可靠性均得到了充分的证明。
　　随着检测平台的大规模投入使用，对规范国内外光伏逆变器的并网性能，对光伏发电系统并网后保证电网安全稳定的运行具有十分重要意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 太阳能及其光伏发电

1．1．2 光伏发展现状和前景

1．1．3 光伏并网发电技术

1，1．4 低电压穿越的必要性

1．2 国内外研究现状

1．2．1 低电压穿越的要求

1．2．2 低电压穿越的实现方式

1．3 本文研究的内容

第二章 光伏系统建模与控制研究

2．1 引言

2．2 光伏阵列的建模

2．2．1 电路理论模型

2．1．2 工程用指数模型

2．3 光伏逆变器的建模

2．3．1 系统拓扑结构

2．3．2 典型光伏逆变器的建模

2．4 光伏逆变器并网控制策略的研究

2．4．1 引言

2．4．2 并网控制策略概述

2．4．3 基于电网电压定向的矢量控制技术

2．5 光伏逆变器MPPT控制策略

2．5．1 引言

2．5．2 MPPT控制方法

2．6 仿真验证

2．6．1 光伏阵列模型搭建

2．6．2 光伏逆变器模型搭建

2．6．3 MPPT控制算法

2．6．4 电压电流双环控制算法

2．6．5 仿真结果与分析

第三章 光伏逆变器低电压穿越技术研究

3．1 引言

3．2 低电压穿越相关要求

3．2．1 跌落曲线

3．2．2 有功功率恢复

3．2．3 动态无功支撑能力

3．3 带低电压穿越功能光伏逆变器的研制

3．3．1 光伏逆变器拓扑结构

3．3．2 关键器件的计算与选型

3．3．3 系统控制逻辑回路的设计

3．3．4 系统软件设计

3．4 光伏逆变器低电压穿越控制策略

3．4．1 总述

3．4．2 低电压穿越有功电流控制方法

3．4．3 低电压穿越有／无功电流的协调控制

第四章 低电压穿越检测装置的研制

4．1 引言

4．2 检测装置的分类

4．2．1 阻抗分压法

4．2．2 变压器切换法

4．2．3 变频器变换法

4．3 检测装置的研制

4．3．1 光伏逆变器检测平台的研制

4．3．2 光伏电站移动检测平台的研制

第五章 仿真验证与试验验证

5．1 仿真验证

5．1．1 低电压穿越检测模型的搭建

5．1．2 空载电压跌落验证

5．1．3 带光伏逆变器电压跌落验证

5．2 检测装置的试验验证

5．2．1 检测回路的搭建

5．2．2 空载跌落实验

5．2．3 负载跌落实验

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

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