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基于微网的光伏并网与无功补偿统一控制研究

作　者: 吴经权
导　师: 李鹏; 焦翠坪
学　校: 华北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 微网最大功率跟踪光伏并网无功补偿 DSP
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着光伏发电技术的发展,越来越多的太阳能光伏发电并入电网,会给电网带来诸多不利影响。本文结合微网技术对光伏并网发电系统进行研究,深入研究太阳能光伏电池的理论数学模型和工程模型,在对太阳能光伏电池模型研究的基础上,对太阳能光伏电池特性进行分析,得到光照因素和环境因素对太阳能光伏电池功率输出的影响规律。在对现有的各种最大功率跟踪方法总结的基础上,对扰动观察最大功率跟踪法进行改进,提出0.5倍变步长扰动观察最大功率跟踪方法,改进后的扰动观察法弥补了常规扰动观察法的缺点。考虑到STATCOM与光伏并网逆变器主电路一致,指出将光伏并网与无功补偿统一控制,用以解决微网中无功功率问题。深入分析各种PWM脉冲控制方式的优缺点,详细推导了三相光伏并网系统无差拍控制方法中PWM脉冲占空比计算公式。结合三相瞬时功率理论的无功电流实时检测方法,推导了各种情况下光伏并网系统参考电流计算公式,并进行了大量的仿真验证。最后设计了基于TMS320F2182DSP芯片的光伏并网控制系统,设计了光伏并网控制系统的电源电路、光伏并网系统的交流直流侧的信号采集调节电路、锁相电路、基于CPLD的PWM脉冲驱动保护电路、PWM脉冲信号的光纤传输电路。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-15
  1.1 太阳能及光伏发电  9-11
    1.1.1 我国太阳能资源分布  9-11
    1.1.2 太阳能的主要利用形式与光伏发电特点  11
  1.2 微网及研究状况  11-12
    1.2.1 国外研究状况  11-12
    1.2.2 国内研究状况  12
    1.2.3 微网结构  12
  1.3 光伏并网逆变器与STATCOM  12-14
    1.3.1 光伏并网逆变器结构  12-13
    1.3.2 STATCOM结构  13-14
  1.4 本文研究内容  14-15
第2章光伏电池模型及最大功率跟踪研究  15-28
  2.1 太阳能光伏电池的发电原理及分类  15-17
    2.1.1 太阳能光伏电池的发电原理  15-16
    2.1.2 太阳能光伏电池分类  16-17
  2.2 光伏电池模型  17-20
    2.2.1 太阳能光伏电池特性  17
    2.2.2 太阳能光伏电池数学理论模型  17-18
    2.2.3 太阳能光伏电池工程理论模型  18-20
  2.3 太阳能光伏电池最大功率跟踪  20-25
    2.3.1 定电压跟踪法(CVT-Constant Voltage Tracking)  20
    2.3.2 开路电压法(OCV-Open Circuit Voltage)  20-21
    2.3.3 短路电流法(SEC-Short Electric Current)  21
    2.3.4 间歇扫描跟踪法(IST-Intermittent Scan Track)  21
    2.3.5 模糊逻辑法(FL-Fuzzy Logic)  21-22
    2.3.6 神经网络预测法(NNP-Neural Network Prediction)  22
    2.3.7 扰动观测法(P&O-Perturbation And Observation)  22-24
    2.3.8 电导增量法  24-25
  2.4 0.5 倍变步长扰动观测法  25-27
  2.5 小结  27-28
第3章光伏并网与无功补偿统一控制研究  28-42
  3.1 无功电流实时检测  28-34
    3.1.1 无功功率的影响  28-30
    3.1.2 三相电路瞬时功率理论  30-32
    3.1.3 无功电流的实时检测  32-34
  3.2 STATCOM原理  34-35
  3.3 基于无差拍控制算法的PWM光伏并网技术  35-38
  3.4 并网电流指令合成  38-40
  3.5 小结  40-42
第4章仿真验证  42-51
  4.1 太阳能光伏电池特性真验证  42-44
  4.2 MPPT仿真验证  44-45
  4.3 太阳能光伏发电系统综合仿真  45-50
  4.4 总结  50-51
第5章基于DSP的光伏并网系统硬件设计  51-61
  5.1 控制系统电源设计  51-53
  5.2 电网同步锁相设计  53-54
  5.3 信号采集电路设计  54-57
    5.3.1 交流信号采集电路  54-55
    5.3.2 直流信号采集电路  55-57
  5.4 PWM脉冲驱动保护电路  57-58
  5.5 光纤通讯设计  58-59
  5.6 控制系统扛干扰考虑  59-60
  5.7 小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  66-67
致谢  67

基于微网的光伏并网与无功补偿统一控制研究

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