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基于ANN谐波检测的光伏柔性并网系统控制策略研究

作　者: 李敏
导　师: 李志勇
学　校: 中南大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏并网柔性分布式电源人工神经网络有源滤波器多谐振控制器
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：光伏发电已成为解决世界能源危机和环境问题的重要方式之一。然而,大型机电设备和非线性负载的广泛使用给电网带来了严重的谐波污染,因此,如何将光伏并网高效发电与电能质量柔性治理相结合,兼顾光伏电源群体之间的相互作用与影响,已成为未来的研究热点之一。本文通过对电力有源滤波器(APF)和光伏并网逆变器的拓扑结构、工作原理以及控制策略的对比分析,研究了具有滤波功能的光伏电源柔性并网控制策略。研究和使用兼备滤波功能的柔性分布式电源(FDG),无须在微网内另置有源滤波器、静止无功补偿器等电能质量治理装置,对降低微网的建设和维护成本具有重大的经济意义。本文对系统的两个重要环节——基于ANN的自适应动态谐波检测算法和逆变器主电路控制方法进行了深入的研究。首先,针对目前常用谐波检测算法的缺点,研究了基于ANN的谐波检测算法,这种方法具有较好的实时性和动态性,并能检测出任意指定次数谐波。其次,详细分析了系统的控制策略,包括直流侧电压外环控制、并网指令电流合成算法、电流内环控制等。为了避免对谐波电流控制进行繁琐的坐标变换和交叉解耦,电流内环采用多谐振PR控制,对有功电流和谐波指令电流进行无静差跟踪。本文对系统所涉及的算法和控制策略进行了理论分析和仿真研究,包括基于ANN的自适应动态谐波检测技术,多谐振PR算法,逆变器柔性并网控制策略研究。最后,利用Matlab/Simulink对所研究的统一控制系统进行了仿真,结果证明了该系统结构及控制策略的可行性和正确性。图46幅,表3个,参考文献72篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 光伏发电技术  9-11
    1.1.1 光伏并网发电的优势特点  9
    1.1.2 国内外光伏发电发展现状  9-11
  1.2 谐波的产生及危害  11-12
    1.2.1 谐波的产生  11
    1.2.2 谐波的危害  11-12
  1.3 谐波抑制技术发展  12
  1.4 课题的研究目的和意义  12-13
  1.5 研究内容与章节安排  13-15
2 光伏柔性并网控制系统理论分析  15-25
  2.1 光伏并网系统结构及工作原理  15-18
    2.1.1 光伏并网发电系统结构  15-16
    2.1.2 光伏并网发电系统控制结构  16-18
  2.2 有源滤波器的结构和工作原理  18-22
  2.3 光伏并网发电系统和APF对比分析  22-23
  2.4 光伏柔性并网系统控制策略  23-24
  2.5 本章小结  24-25
3 基于ANN的自适应谐波检测算法  25-47
  3.1 谐波检测方法  25-26
  3.2 ANN谐波检测原理  26-32
    3.2.1 ANN概述  26
    3.2.2 ANN谐波检测原理  26-32
  3.3 单神经元的学习算法及滤波效果分析  32-39
    3.3.1 单神经元的学习算法  32-34
    3.3.2 ANN谐波检测等效数学模型及滤波效果分析  34-39
  3.4 基于ANN谐波检测和并网指令合成算法  39-42
  3.5 ANN自适应谐波检测算法仿真分析  42-46
  3.6 本章小结  46-47
4 光伏柔性并网系统控制策略  47-70
  4.1 光伏柔性并网系统控制原理框图  47-51
  4.2 变换器直流母线电压控制  51-57
  4.3 基于多谐振点PR控制器的电流内环控制  57-62
    4.3.1 多谐振点PR控制器工作原理  57-59
    4.3.2 电流闭环控制分析  59-62
  4.4 光伏柔性并网系统仿真分析  62-69
    4.4.1 光伏并网发电模式仿真  63-65
    4.4.2 APF模式仿真  65-67
    4.4.3 光伏柔性并网仿真  67-69
  4.5 本章小结  69-70
5 结论与展望  70-72
  5.1 结论  70-71
  5.2 展望  71-72
参考文献  72-77
攻读学位期间主要研究成果  77-78
致谢  78

基于ANN谐波检测的光伏柔性并网系统控制策略研究

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