光伏发电系统的电流叠加型附加控制器及其控制策略研究

作     者：李雨婷 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王少荣

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：配电网 光伏发电系统 动态特性 附加控制器 控制策略 电流源输出单元 

摘      要：分布式能源具有清洁高效、安装灵活的特点,并可以配合储能装置工作,提高配电网的供电可靠性。但是,大量的分布式能源接入配电网,不仅改变了配电网的拓扑结构,而且导致了潮流的双向流动。同时,还使得配电网的动态特性变得更为复杂,给配电网的规划和运行优化带来了多方面挑战。其中,配电网动态特性的优化问题已经成为新的研究热点。基于以上背景,论文以优化含分布式能源配电网的动态特性为目标展开了研究,重点研究电流叠加型附加控制器及其控制策略,具体内容如下:论文首先以光伏发电系统作为研究对象,详细地介绍了光伏发电系统的拓扑结构、光伏电池的输出特性、MPPT技术以及光伏逆变器的控制策略,并建立了相应的数学模型;在此基础之上,利用PSCAD仿真软件搭建了含光伏发电系统的配电网模型,并对不同扰动下配电网的不良动态特性问题进行了仿真分析,为后续对配电网动态特性进行优化奠定了基础。其次,针对配电网的不良动态问题,提出了一种基于电流叠加控制的附加控制策略。该控制策略的输入信号选择为逆变器的输出有功和无功功率,考虑到耦合电压信号会改变锁相环的输出相位,设计附加控制的输出信号为电流信号,且该控制策略不会改变变流器控制单元内部的控制结构,使用起来十分方便。本文详细介绍了附加控制的组成环节和设计参数,并通过算例对有无添加附件控制的配电网系统进行了仿真对比,验证了所提出的附加控制方法的有效性。最后,根据所提出的附加控制策略,设计了一种电流叠加型附加控制器,并着重设计了附加控制器的电流源输出单元。该单元由正弦波合成电路、三角波发生器、比较器、驱动电路、逆变电路和滤波电路组成,主要功能是将附加控制器输出的控制信号变换成附加电流信号,将该电流信号耦合到变流器控制单元的输入电流回路上,以改善控制单元的控制性能。本文对该电流源输出单元的各部分电路原理和参数设计进行了详细地介绍,并通过仿真和实验验证了本文设计的电流源输出单元的工作性能。