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光伏并网发电的功率平抑控制

邱培春  
【摘要】: 光伏并网发电是最有发展前景的新能源之一,规模越来越大。然而,当光照剧烈变化时,光伏系统输出功率波动较大,会给电网的规划、运行和调度造成困难,制约了光伏并网发电的大规模发展。因此,本文围绕光伏并网发电功率平抑控制展开研究,提出了储能型光伏并网发电系统,以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变为基础,重点研究了功率平抑控制策略,并开展了仿真和实验研究,验证了本文提出的控制方法可行、有效。 第一,针对功率波动的问题,提出了储能型光伏并网系统。通过分析比较,并网逆变器采用两级功率变换结构,前级采用BOOST电路,后级采用电压源型逆变器。并接在逆变器直流母线上的双向DC/DC变换器和阀控制铅酸蓄电池(VRLA)组成储能系统,实现对光伏阵列输出功率削峰填谷、平抑的功能。 第二,研究了光伏发电的并网控制,包括最大功率跟踪和并网逆变两部分。在综合分析比较当前各种控制方法的基础上,提出了一种改进的控制方法,该控制方法由扰动观察法、二次曲线拟合法和恒电压法组合而成,综合了以上三种控制方法的优点,并进行了仿真和实验验证。在研究并网逆变控制时,探讨了有功和无功的解耦控制及空间矢量PWM的工程实现方法,系统采用电压源型逆变器电流输出控制,采用双闭环的控制结构,外环控制直流母线电压,内环控制逆变器输出电流,在与电网电压矢量同步旋转的d-q坐标系下,对逆变器输出电流的d轴分量和q轴分量进行解耦控制,还进行了仿真研究。 第三,研究了并网功率平抑控制的策略。分析了功率波动对电网的规划、运行和调度可能造成的危害,分析了储能型光伏并网系统的运行工况,提出了并网功率的给定方法,即光伏阵列输出功率进行低通滤波后的值作为参考并网功率,还详细分析了低通滤波器的设计、双向DC/DC变换器的控制,最后还进行了仿真研究。 第四,开发了一台双向DC/DC变换器,包括硬件电路的设计和控制程序的设计两部分。结合实验室现有的设备条件,搭建了一个实验平台,对本文提出的功率平抑控制策略进行了验证。


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