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高效率光伏逆变器拓扑结构及控制策略的研究

高效率光伏逆变器拓扑结构及控制策略的研究

作者：郭莎辽宁工业大学

学位级别：硕士

随着社会的飞速发展,能源需求的日益增加,研究开发新型可再生清洁能源解决了化石燃料枯竭和环境严重污染的问题。太阳能作为一种清洁能源,因其具有辐射广泛、储量无限、无污染、利用方便的特点而被广泛应用于新能源的开发中,逆变器作为... 详细信息

随着社会的飞速发展,能源需求的日益增加,研究开发新型可再生清洁能源解决了化石燃料枯竭和环境严重污染的问题。太阳能作为一种清洁能源,因其具有辐射广泛、储量无限、无污染、利用方便的特点而被广泛应用于新能源的开发中,逆变器作为光伏发电的核心,其成本和效率问题制约着光伏发电的发展。因此,研究成本较低、高效稳定的光伏逆变器有着重要的意义。优良的拓扑结构和并网控制策略对提高逆变器的稳定性和转换效率、降低系统成本起着决定性作用。首先,论文对常用的三电平逆变拓扑和软开关技术进行对比分析,重点研究了在T型三电平逆变器的基础上增加无源元件构成的改进T型三电平逆变拓扑结构,并详细介绍了其换流过程和输出特性。然后,阐述了三种软开关死区模式下该拓扑换流过程的不同特点,通过仿真验证了其软开关特性并得出了无死区模式下工况最优的结论。其次搭建了三电平逆变器的数学模型,对比分析了几种并网控制策略,对多重矢量比例积分的电流控制和直流侧母线电压控制进行了重点研究分析,对三电平SVPWM调制方法进行了详细阐述,介绍了直流侧中点电平移位的原因及其抑制方法。最后,对L、LC及LCL型三种滤波器的传输特性进行了仿真分析,验证了LC滤波器的性能最优。此外,介绍了SRF-PLL的设计及参数优化过程。通过采用三电平逆变电路和软开关技术,大大减少了滤波器的设计复杂度和体积,显著降低了开关损耗,提高了逆变系统的转换效率。结合多矢量比例积分策略控制并网电流,保证了网压突变情况下并网的可靠性和抗干扰性,使系统响应迅速、准确跟踪、高效且成本较低。利用MATLAB函数及其Simulink仿真工具搭建了系统总体仿真模型,并进行了仿真分析。较之PI控制和无差拍控制策略,论文所采用的MVPI电流控制策略转换效率较高、响应速度较快、可靠性更高,SRF-PLL技术实现了系统的瞬态响应和精确跟踪,SVPWM调制方式能以最优组合形成互补的驱动信号,并结合平衡因子法消除了中点电位偏移的现象,进一步验证了该策略的高效性。

关键词：改进T型三电平拓扑并网策略 MVPI控制软开关技术中点电位平衡

基于三相-单相变换器的贯通式同相供电系统研究

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基于三相-单相变换器的贯通式同相供电系统研究

作者：李大伟石家庄铁道大学

学位级别：硕士

铁路作为重要的出行、货运方式,与国家的发展战略和国民日常生活息息相关。随着“八纵八横”铁路网规划的实施,我国的铁路运输正朝着电气化、高速化、重载化的方向发展。牵引供电系统是电气化铁路的动力核心,而目前,传统的牵引供电系统... 详细信息

铁路作为重要的出行、货运方式,与国家的发展战略和国民日常生活息息相关。随着“八纵八横”铁路网规划的实施,我国的铁路运输正朝着电气化、高速化、重载化的方向发展。牵引供电系统是电气化铁路的动力核心,而目前,传统的牵引供电系统中不仅存在着诸多电能质量问题,其系统中设置的电分相也严重制约了高速、重载铁路的发展。近年来,电力电子技术和多电平技术领域的研究日新月异,基于三相-单相变换器的贯通式同相供电技术的出现,为解决牵引供电系统中的电能质量问题带来了契机。在大容量、大功率的应用场合下,模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converters,MMC）比普通三电平变换器更具有优势,不仅可以降低成本,还可以提高输出电压的质量,故将MMC应用于贯通式牵引供电系统中。本文对基于MMC三相-单相变换器的贯通式同相牵引供电系统进行了研究,主要工作内容如下:首先,对多电平变换器和贯通式同相供电系统的发展现状进行了介绍,并讨论了MMC子模块在系统中的三种工作模式。为了研究MMC四象限运行特性,本文从数学模型和等效电路图两方面对单相MMC展开研究。分析了相间环流的产生机理及其对变换器三相侧和单相侧的影响,并采取了相应的抑制措施。其次,研究了MMC三相-单相变换器的拓扑结构,分析了其工作原理。介绍了MMC三相-单相变换器三相整流侧和单相逆变侧的控制策略。采用基于有功和无功电流解耦的双闭环控制策略对整流侧进行控制,并采用一种基于电压有效值的控制策略对逆变侧进行控制。接着,对贯通式同相牵引供电系统进行阻抗分析,并剖析了牵引变电所间环流产生的机理,在Multisim仿真软件中搭建了三电源并网的仿真模型,进行仿真验证;对分布在不同地理位置的牵引变电所,在不增加附加通信线路的情况下,不能实现输出电压一致,因此,本文提出一种基于北斗卫星导航系统（Bei Dou Navigation Satellite System,BDS）的秒脉冲自同步的多变换器并网控制策略,并通过仿真验证了该策略可行性。最后,利用Matlabl/simulink仿真平台对MMC三相-单相变换器进行建模仿真。分析了该系统在各种工况下整流侧与逆变侧输出电压的动态和稳态结果,证明了所提控制策略的正确性。

关键词：同相供电系统 MMC 三相-单相变换器并网策略

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基于风光电互补建筑节能控制器的研究与实现

基于风光电互补建筑节能控制器的研究与实现

作者：朱晓丹天津大学

学位级别：硕士

风光电一体化互补并网系统在建筑节能中的应用,可以使建筑物充分利用太阳能和风能的互补特性,最大程度地节能减排,在科技进步、环境保护等方面都具有积极的意义。本文以太阳能和风能的特点及其并网特性为出发点,根据用户风光资源条... 详细信息

风光电一体化互补并网系统在建筑节能中的应用,可以使建筑物充分利用太阳能和风能的互补特性,最大程度地节能减排,在科技进步、环境保护等方面都具有积极的意义。本文以太阳能和风能的特点及其并网特性为出发点,根据用户风光资源条件,对风光互补发电系统的运行结构和容量进行合理设计;以系统稳定可靠地并网运行为前提,以提高系统效率、最大程度节能为目的,进一步实现对系统的集中控制和管理。本文按照系统运行结构、并网控制目标及策略、应用设计、集中控制系统软硬件实现的基本思路对课题进行研究,主要工作及创新点如下: 1、根据风光资源在时间上的互补性及各自的发电特性,分别针对光伏发电和风力发电系统的运行体系结构进行介绍,总结其特点和使用方式,最后将两个系统整合起来构成不可调度式风光电互补并网系统,实现系统并网的整合统一。 2、研究风光电互补建筑节能系统运行控制与节能管理策略,主要包括:（1）并网运行控制策略。主要包括并网点及防逆流点的选择、多逆变器群控策略及其实现方法、无功功率补偿策略。（2）监控与通讯。研究系统监控参数的采集方法,集中控制器根据各种采集数据对系统进行控制与管理,进一步通过以太网方式与上层监控机进行通讯。（3）建立建筑中风光电互补并网系统的节能指标评价体系,以节能指标的权值和打分值确定节能等级,实现对系统的节能综合评价。 3、根据当地环境条件及建筑屋顶特点,进行风光电互补建筑屋顶系统应用设计,包括系统详细技术方案的设计、容量配置、设备选型及安装方案。 4、基于嵌入式系统设计集中控制器的硬件和软件,融合自动启停、并网运行监控、数据分析、系统保护等功能,实现集中控制和管理。最后,本文利用Simulink仿真工具建立了系统并网仿真模型,对系统的并网控制策略进行仿真与分析,仿真结果证明了其可行性和有效性。

关键词：建筑节能风光电互补并网策略应用设计集中控制仿真建模

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适用于新能源场站的新型备自投研究

适用于新能源场站的新型备自投研究

作者：王洪炳华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在能源危机与环境污染的影响下,电力系统逐渐低碳化将是未来我国能源发展的重点方向。由此电力系统将逐渐呈现出高比例可再生能源与高比例电力电子设备的“双高”特性。从稳定性方面来说,“双高”特性会对系统的动力学特性,乃至系统本... 详细信息

在能源危机与环境污染的影响下,电力系统逐渐低碳化将是未来我国能源发展的重点方向。由此电力系统将逐渐呈现出高比例可再生能源与高比例电力电子设备的“双高”特性。从稳定性方面来说,“双高”特性会对系统的动力学特性,乃至系统本身发生本质变化。与过去传统的同步发电机为主的电力系统不同,“双高”电力系统具有更加复杂的动力学特性。例如新能源出力的随机性、采用电力电子接口所带来低惯性、电力电子设备短路时的低短路电流等都会严重影响电力系统运行的稳定性以及供电的可靠性。为提高系统供电可靠性,系统中往往会装设备用电源自动投入装置(简称备自投),其作用是当主供电源失效时,自动投入备用电源以保证负荷的持续供电。备自投动作一般要满足主供电源进线母线无压条件,然而由于新能源本身具备的低电压穿越控制一直对母线电压起支撑作用,这就导致备自投母线无压动作条件不满足,备自投无法正常工作恢复系统供电。而现有备自投方案采取先切除新能源使备自投方案中母线无压动作条件满足,再通过备自投投入备用电源。该方法虽然有效,但是解列新能源耗时较长,从而导致大量负荷损失;此外新能源机组再次并网难度较大。因此本文主要的研究目标是如何在不解列新能源的前提下解决备自投装置无法动作的问题。本文首先简单介绍了备自投装置动作原则、备自投装置的基本结构以及备自投的不同分类,分析认为新能源“低穿”特性使得备自投动作条件并不满足,指出现有备自投装置都需要切除新能源的现状,并提出了要实现不切除新能源下,备自投装置所面临的三大难题。其次围绕这三大难题,重点介绍故障切除后,孤岛内部尤其是孤岛并网点处电气量的变化,指出了孤岛内部功率不平衡是电气量变化的主要原因,为限制合闸冲击电流打下理论基础。同时根据分闸前风机输出功率与负荷功率的相对关系将孤岛划分为“源大于荷”与“源小于荷”场景,为新型备自投方案提出做铺垫。最后重点介绍了新型备自投方案的动作原理以及动作逻辑。同时为验证新方案的有效性,本文将孤岛内部负荷分别采用纯阻性、纯感性、纯容性以及感应电动机类型负荷进行仿真验证,仿真验证表明了该方案的实用性。此外本文也采用新英格兰10机39节点系统进行仿真,从系统层面表明了该方案的有效性。

关键词：备自投新能源并网策略交流耗能装置供电可靠性

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并网光伏发电系统低压穿越暂态特性研究

电力学报 2015年第4期30卷 287-292页

作者：黄旭召陈丽娟王致杰周洋刘璘上海电机学院电气学院上海200240 国网河北涞源县供电有限责任公司河北保定071003 国网冀北遵化市电力公司河北唐山063020

针对并网光伏发电系统发生对称故障时对电网各电气参数产生的影响,研究了光伏电池板发电的工作原理及其运行状态下所采取的控制策略,搭建了光伏电池板的数学模型,并在此基础上深入研究了当电网侧发生三相短路时的暂态运行特性,通过在Mat... 详细信息

针对并网光伏发电系统发生对称故障时对电网各电气参数产生的影响,研究了光伏电池板发电的工作原理及其运行状态下所采取的控制策略,搭建了光伏电池板的数学模型,并在此基础上深入研究了当电网侧发生三相短路时的暂态运行特性,通过在Matlab/Simuink中加以仿真验证,当电压降低时,该控制方法能够快速发出无功功率来支撑并网点电压的恢复,结果验证了该并网控制策略的正确性和有效性,理论分析与仿真结果吻合,为进一步研究光伏电站的低电压穿越问题奠定了基础.

关键词：光伏并网建模和仿真并网策略暂态特性低电压穿越

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分布式电源并网对配电网网损影响的研究

吉林电力 2013年第2期41卷 17-18,26页

作者：高重晖吴希吉林省电力有限公司长春130021 吉林省电力有限公司检修公司长春130041

简要介绍了几种分布式电源技术及并网运行方式,阐述了分布式电源并网的技术标准和要求等问题。通过33节点配电系统仿真及对仿真结果进行分析比较,研究了分布式电源以不同的容量、接入位置和功率因素接入电网后对配电网电压和网损的影响。

关键词：分布式发电配电网络并网策略网损计算

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面向智慧社区光伏储能的能量调度策略

中国科技期刊数据库工业A 2024年第10期 0053-0057页

作者：关永康马文旭张晟铭绪佳宜胡文旭安徽建筑大学安徽合肥230009

在国家“双碳”目标的驱动下,光伏共享储能作为结合储能技术与共享经济理念的一类新型商业模式,有潜力在新能源消纳及提供全方位电力服务等方面发挥重要的作用。本设计提出一种并网控制方式,以共享储能为基础的能量调度策略,综合运用物... 详细信息

在国家“双碳”目标的驱动下,光伏共享储能作为结合储能技术与共享经济理念的一类新型商业模式,有潜力在新能源消纳及提供全方位电力服务等方面发挥重要的作用。本设计提出一种并网控制方式,以共享储能为基础的能量调度策略,综合运用物联网技术和传感器等设备,实时采集和分析社区能源消费、光伏发电和储能等数据,建立数据分析模型,光伏储能智慧社区能量管理系统,对能量进行实时监测、调度和优化管理。

关键词：智慧社区光伏储能就近消纳并网策略

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湍流对风力发电机输出功率影响的研究

广东电力 2011年第5期24卷 29-33页

作者：曹冲毛思禹周鑫三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

针对风电场中湍流对风能捕获和风力发电的影响,依据"湍流圆"模型、空气动力学模型与经典的湍流强度表达式,反向推导因湍流影响而导致风能捕获的损失。以双馈式感应发电机为例,对其并网功率输出与理论风机功率输出进行比较,分析湍流时风... 详细信息

针对风电场中湍流对风能捕获和风力发电的影响,依据"湍流圆"模型、空气动力学模型与经典的湍流强度表达式,反向推导因湍流影响而导致风能捕获的损失。以双馈式感应发电机为例,对其并网功率输出与理论风机功率输出进行比较,分析湍流时风机功率输出曲线变化;利用风电场的实际湍流强度值,通过Fluent软件仿真风机运行情况,证明在湍流影响下,同等风速条件下风机达不到理论受力要求,功率输出下降。

关键词：风力发电湍流强度风机功率损失并网策略