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文檔簡介
1、隨著我國可持續(xù)發(fā)展對清潔能源需求的不斷增加,光伏發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大,并網(wǎng)容量越來越大,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的非線性行為對穩(wěn)定性的影響日益突出,嚴(yán)重影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展。因此,對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的非線性行為進(jìn)行深入研究具有重要的現(xiàn)實意義。
本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,深入研究光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)非線性行為的運行機(jī)理。運用非線性動力學(xué)的相關(guān)理論對系統(tǒng)進(jìn)行建模,提出相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu),建立基于狀態(tài)空間的平均模型。基于MA
2、TLAB/SI-MULINK模型庫,建立光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的時域模型。通過平均模型和時域模型的對比,發(fā)現(xiàn)研究系統(tǒng)非線性行為的有效方式,提出提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。具體研究內(nèi)容如下:
(1)本文通過分析光伏并網(wǎng)發(fā)電的技術(shù)現(xiàn)狀,結(jié)合電力電子變換器和非線性動力學(xué)的理論知識,分析阻礙光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。
根據(jù)直流電力電子變換器非線性行為的研究成果,指導(dǎo)三相交流系統(tǒng)的非線性行為研究,有效地改善光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的
3、運行條件,有助于設(shè)計更加合理的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
(2)根據(jù)三相DC-AC變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立三相DC-AC變換器主電路的開關(guān)模型。對開關(guān)模型進(jìn)行狀態(tài)空間平均,得到基于狀態(tài)空間的平均模型。同時實現(xiàn)對系統(tǒng)性能的頻域分析,更直觀地看出參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,可以定量得出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度,進(jìn)而確定系統(tǒng)參數(shù)的穩(wěn)定范圍,為系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。
(3)利用MATLAB/SIMULINK模型庫,建立光伏并網(wǎng)發(fā)電系
4、統(tǒng)的時域模型。由時域模型分析結(jié)果可以看出,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的直流側(cè)電容電壓能夠快速跟蹤光伏陣列所能提供最大功率點電壓,并網(wǎng)電流的頻率和相位均能與電網(wǎng)參數(shù)一致,實現(xiàn)順利并嘲。同時,控制系統(tǒng)中采用單位功率因數(shù)控制,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸送功率,提高了系統(tǒng)的利用效率,穩(wěn)態(tài)運行時系統(tǒng)的并網(wǎng)波形質(zhì)量良好,抗干擾能力較強。
通過仿真結(jié)果和理論分析結(jié)果比較,驗證了數(shù)學(xué)建模和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)的正確性和合理性。從時域模
5、型分析結(jié)果和平均模型結(jié)果的對比可以看出,平均模型比較容易預(yù)測系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,可以從宏觀上把握系統(tǒng)的運行特性,而時域模型則可以詳細(xì)觀察系統(tǒng)運行過程中物理量的變化過程,便于對系統(tǒng)的運行特性做細(xì)致的研究。不同的分析手段各有優(yōu)缺點,分析的結(jié)果也會略有不同,工程實際中要具體情況具體分析,合理選擇合適的分析手段。
(4)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的非線性行為大部分來自于電力電子變換器.
DC—AC逆變器在控制系統(tǒng)的
6、作用下有規(guī)律地切換,因此,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是一類強非線性電路,它具有電力電子系統(tǒng)所特有的非線性現(xiàn)象。分析和仿真表明,當(dāng)系統(tǒng)控制參數(shù)變化時,系統(tǒng)會發(fā)生分岔現(xiàn)象,這將使系統(tǒng)的運行特性變差,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。
因此在系統(tǒng)設(shè)計過程中,要充分考慮系統(tǒng)發(fā)生分岔行為的可能性,通過合理整合參數(shù),使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度,防止分岔行為的發(fā)生。
(5)針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,區(qū)分如下:直流部分、DC-AC變換器和負(fù)荷
7、部分。這三部分相互作為輸出和輸入的級聯(lián)關(guān)系,相互之間的影響直接關(guān)系系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本文中,DC—AC變換器采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。電流內(nèi)環(huán)時間常數(shù)較小,能快速跟蹤系統(tǒng)的變化。相對而言,電壓外環(huán)的時間常數(shù)較大,因此可以認(rèn)為在電壓外環(huán)的時間常數(shù)內(nèi),電流內(nèi)環(huán)的輸出等于其參考輸入。由于這一特性的存在,大大減小了直流側(cè)和負(fù)荷側(cè)的相互影響。通過仿真分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化時,直流電容電壓基本沒有變化。
本文結(jié)合光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實際情況,
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