基于改进下垂法的光伏微网并网控制策略研究

摘要

日益凸显的能源和环境问题，使得风能、太阳能等洁净可再生能源受到了人们的广泛关注。分布式发电是开发利用可再生能源的有效途径，但由于分布式发电的随机性和分散性，使得分布式电源接入电网时会对系统的运行产生影响，这制约了分布式发电技术的发展。微网是将分布式电源与储能装置相结合，为当地负荷提供电能的一个可控的系统，它的出现不但能够很好的解决这一问题，同时还可以与电网互补，提高供电可靠性。微网的运行具有联网和孤岛两种模式，在不同的运行模式下选择合适的控制策略是保证微网系统发挥其诸多优势的前提。因此，建立以光伏电池为分布式电源的微网系统运行控制仿真模型具有重要的意义。
　　文章首先从光伏微网并网系统拓扑结构出发，建立了光伏电池的仿真模型，并采用扰动观察法实现了光伏电池的最大功率跟踪控制;考虑到在微网系统中由分布式电源接口逆变器输出的电流中含有大量的谐波，为降低谐波含量，通过对不同类型滤波器的分析比较，最终选择了LC型滤波器且对其参数进行了整定。其次对微网的下垂控制原理展开研究;分析了两台分布式电源并联运行在孤岛模式时影响无功功率分配的因素，在传统下垂控制方法的基础上提出了补偿线路压降的改进下垂控制法，改进后的方法对于分布式电源运行在孤岛模式下的无功功率分配有明显的改善;设计了并网预同步控制器以减少系统联网瞬间产生的冲击电流对电网的影响。再次，针对微网系统与电网并网运行时的需要，通过在改进的下垂控制器中引入电压、频率参考值调整环使电源的输出功率保持恒定，实现了微网系统在并网运行时的恒功率(PQ)控制。最后，在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了含有光伏电池的小型微网模型，将改进的下垂控制策略、并网预同步控制器和改进的恒功率控制策略应用到设计的算例中，通过对运行模式切换和负荷变化时的运行特性进行分析，结果证明了改进控制策略的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 微网的研究现状

1．2．2 微网并网控制策略的研究现状

1．3 本文的主要研究工作

第二章 光伏微网并网的电路拓扑结构及接口逆变器输出滤波器设计

2．1 光伏微网并网系统拓扑结构

2．2 光伏电源接口逆变器和SPWM调制原理

2．3 光伏微网系统中分布式电源接口逆变器输出滤波器的设计

2．4 小结

第三章 光伏微网中微电源的建模及仿真分析

3．1 光伏电池模型

3．1．1 光伏电池工作原理

3．1．2 光伏电池数学模型

3．1．3 光伏电池物理模型

3．1．4 仿真分析

3．2 最大功率跟踪控制模型

3．2．1 最大功率跟踪原理

3．2．2 最大功率跟踪算法模型

3．2．3 仿真分析

3．3 小结

第四章 基于改进下垂控制法的光伏微网控制策略研究

4．1 光伏微网并网控制策略的选择

4．1．1 光伏微网并网控制策略

4．1．2 下垂控制策略应用于微网系统时的线路传输特性分析

4．2 下垂控制基本原理

4．3 传统下垂控制器的实现

4．4 改进下垂控制策略的研究

4．4．1 下垂控制策略应用于微网系统的功率分配过程分析

4．4．2 影响功率分配的因素分析

4．4．3 改进传统下垂控制策略

4．5 并网预同步控制器的设计

4．6 并网恒功率下垂控制器的设计

4．7 小结

第五章 光伏微网系统算例仿真

5．1 光伏微网系统的控制策略

5．1．1 孤岛模式下的控制策略

5．1．2 并网模式下的控制策略

5．2 算例仿真分析

5．2．1 微网系统模型及系统基本参数

5．2．2 孤岛运行算例

5．2．3 由孤岛运行模式到并网运行运行模式算列

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 后续研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

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