电网平衡及非平衡下光伏微网控制策略研究

摘要

当今，随着环境污染严重和能源缺乏加剧，分布式光伏发电技术因其易于安装、灵活运行等优点，越来越被广泛应用。光伏发电技术的关键是光伏逆变器的控制策略。本文主要研究两方面内容:光伏逆变器在电网电压平衡状态下和不平衡状态下的控制。
　　首先介绍了光伏发电的背景、国内外光伏发电的现状以及光伏逆变器在电网电压平衡和不平衡情况下控制策略的国内外研究现状。推导了光伏电池的数学模型，根据数学模型建立了光伏阵列仿真模型，分析了光阵列输出特性，介绍了几种常见的最大功率控制方法(MPPT)，提出一种基于人工鱼群算法的MPPT控制方法。然后建立光伏逆变器电网电压平衡时的数学模型，选择滤波器的方法，光伏逆变器并网时的PQ控制策略，离网时的下垂(Droop)控制策略，建立各自策略的数学模型。将各自控制策略在MATLAB/Simulink仿真平台中作详细的仿真，验证了各自控制策略的优异性。
　　介绍了电网电压不平衡、不平衡度的定义，建立了光伏逆变器不平衡时的数学模型以及锁相技术，采用DSOGI-PLL控制技术作为本文锁相方法，对该锁相技术进行仿真验证。介绍光伏逆变器在电网电压不平衡时的瞬时功率理论，通过该理论可以看出电网电压不平衡时造成光伏逆变器功率产生波动，光伏阵列直流侧电压产生波动。针对不衡时造成的影响，分析了光伏逆变器在电网电压不平衡时，在静止坐标系下、旋转坐标系下以及自然坐标系下的控制方法，分析了各自优缺点，最后采用一种比较容易控制的电压电流双闭环前馈解耦控制策略，分析了如何提取电压电流正负序分量，最后在MATLAB/Simulink仿真平台中仿真验证了光伏逆变器在电网电压不平衡时的控制策略。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 课题意义

1．2 光伏微网控制策略国内外研究现状

1．2．1 光伏微网控制策略国内研究现状

1．2．2 光伏微网控制策略国外研究现状

1．3 本文研究内容

2 光伏发电微电源建模与最大功率控制研究

2．1 光伏电池特性

2．2 光伏电池伏安特性

2．2．1 光伏电池阵列模型

2．2．2 光伏电池阵列输出仿真特性分析

2．3 基于升压电路的MPPT光伏阵列发电的控制技术

2．3．1 最大功率跟踪控制(MPPT)

2．3．2 开路电压法

2．3．3 短路电流法

2．3．4 人工鱼群算法(AFSA)

2．4 DC／DC升压电路工作原理

2．5 本章小结

3 分布式光伏逆变器三相电网电压平衡时控制策略

3．1 光伏逆变器的数学模型

3．1．1 三相电压源型光伏逆变器滤波电路及参数的选择

3．2 电网电压平衡时并网控制策略

3．2．1 PQ控制

3．2．2 光伏逆变器采用PQ策略仿真分析

3．3 电网电压平衡时离网控制策略

3．4 本章小结

4 分布式光伏逆变器在电网电压不平衡时控制策略

4．1 分布式光伏逆变器在电网电压不平衡时的数学模型

4．1．1 电网电压不平衡定义

4．1．2 三相电网电压不平衡时数学模型

4．2 电网电压不平衡时的三相锁相环技术

4．2．1 传统的三相锁相环技术

4．2．2 改进的三相锁相环技术

4．3 分布式光伏发电在电网电压不平衡时的瞬时功率理论

4．4 三相电压不平衡光伏逆变器控制策略

4．5 三相电压不平衡光伏逆变器控制策略仿真

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果