基于虚拟电机的光伏发电并网控制系统研究

发布时间：2023-12-02 16:58

　　太阳能具有可再生性以及无污染的特点,因而为解决日益突出的能源与环境问题提供了一种研究思路。针对光伏并网逆变控制系统的传统控制策略拓扑结构复制,成本过高,且易受电网频率波动影响的不足。本文提出了基于虚拟电机的光伏并网逆变控制策略。以光伏发电并网系统整体为研究对象,从光伏电池特性、最大功率点跟踪、虚拟电机特性、光伏逆变器控制策略等主要技术进行了理论分析,给出了相关参数设计方法并搭建了模型结构,最后通过算例仿真与实验验证了所提控制策略的有效性。稳定的直流侧电压是系统稳定运行的基础条件。本文依据光伏电池特性搭建了光伏阵列发电系统,采用扰动观测法实现了最大功率跟踪控制策略。同时为了稳定直流侧输出电压,加入了蓄电池模型,利用其双向充电的特性来稳定直流侧电压。仿真结果表明其输出的直流电压对外界环境干扰具有良好的动态与稳态性能。光伏并网系统中逆变器控制策略的实现是系统稳定运行的关键条件。首先分析了传统直接功率控制的理论原理,并进一步探究了其控制策略的不足之处,如拓扑结构复杂、易受干扰等问题。在此基础上提出了虚拟电机概念,研究并阐述了虚拟电机特性对于逆变器直接功率控制方法的优化改进原理。最后在仿真软件上...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光伏发电并网系统结构
    1.2 光伏发电并网系统控制策略综述
        1.2.1 基于电压定向的矢量控制
        1.2.2 基于电压定向的直接功率控制
        1.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制
        1.2.4 基于虚拟磁链定向的直接功率控制
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 光伏发电系统的建模及控制研究
    2.1 引言
    2.2 光伏电池工作原理与MPPT控制
        2.2.1 光伏电池工作原理
        2.2.2 MPPT控制
    2.3 光伏发电系统仿真
        2.3.1 系统仿真结构
        2.3.2 系统仿真结果
    2.4 储能系统仿真
    2.5 本章小结
第三章 三相并网逆变器控制策略
    3.1 引言
    3.2 基于电压定向矢量控制的三相光伏并网系统设计
        3.2.1 三相光伏并网系统的模型分析
        3.2.2 基于电压定向的矢量控制设计
        3.2.3 PLL设计
        3.2.4 PI调节器参数整定
        3.2.5 三相光伏并网系统仿真及分析
    3.3 基于电压定向直接功率控制的三相光伏并网系统设计
        3.3.1 瞬时功率的概念与计算
        3.3.2 直接功率控制基本原理
    3.4 基于虚拟电机的直接功率控制的三相光伏并网系统设计
        3.4.1 虚拟电机概念
        3.4.2 空间矢量脉宽调制技术
        3.4.3 基于虚拟磁链的虚拟转矩计算
        3.4.4 基于虚拟电机的直接功率控制系统仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 三相光伏并网系统电路与程序设计
    4.1 引言
    4.2 外围电路设计
        4.2.1 采样电路设计
        4.2.2 过零检测电路设计
    4.3 功率模块设计
    4.4 保护电路设计
        4.4.1 故障保护电路设计
        4.4.2 缓冲保护设计
        4.4.3 IPM过热保护设计
    4.5 软件设计
        4.5.1 主程序设计
        4.5.2 中断程序设计
    4.6 本章小结
第五章 实验平台搭建与实验分析
    5.1 引言
    5.2 实验平台
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 基于电压定向矢量控制实验与分析
        5.3.2 基于虚拟电机的直接功率控制实验与分析
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
作者攻读硕士学位期间学术成果情况



本文编号：3870088