可调度式小型光伏并网系统及其谐波治理

• 作 者: 胡成
• 机 构: 中南大学
• 出 处: 中南大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 光伏并网发电系统 单周控制 有源电力滤波 谐波治理 输出特性

可调度式的光伏并网发电系统部件多、结构复杂且运行环境多变。光伏发电具有波动性和随机性，因此研究光伏并网系统的能量管理与变流器的控制方法，对光伏发电的应用和研究都具有重要意义。本文提出一种可调度式的、具有谐波补偿功能的光伏并网系统的拓扑结构及其能量管理控制方案。论文的主要内容有：　　
1)研究了光伏并网系统中DC/DC变换器的建模与控制方法。在分析光伏电池的等效模型及其输出特性的基础上，研究了基于电导增量法的最大功率点跟踪方法。通过建立boost变换电路的状态空间数学模型，以三角波比较控制法在boost变换电路中实现最大功率点跟踪。通过仿真验证了电导增量法在光照剧烈变化的情形下也能达到良好的跟踪性能。建立buck-boost变换电路的状态空间数学模型，在buck-boost双向变换器中采用三角波比较单环、双环控制分别对蓄电池的充、放电过程进行管理，以防止过充、过放以及过电流、过电压。　　
2)提出了一种双向并网与有源滤波的统一控制方法。分析了三相光伏并网逆变器的工作原理和拓扑结构，建立三相光伏并网逆变器的状态空间数学模型。在此基础上提出了一种基于双极调制单周控制的双向并网控制方法。鉴于并网逆变电路的结构与有源电力滤波器的同构性，改进双向并网单周控制方法，通过ip-iq法检测电网中的谐波含量，建立双向并网与有源滤波的统一控制，使得系统兼具有并网发电、UPS和有源滤波的功能。　　
3)基于一个小型用户的用电需求和地理气候条件，设计了适用的可调度式的光伏并网系统的拓扑结构，提出了一种对各个变流器进行统一控制的能量管理控制方案，使系统中的各部分协同工作。并对系统中关键部件光伏电池组及蓄电池组的容量设计方法进行了研究。