功率波動(dòng)平抑方法的研究及D-STATCOM-BESS的研制.pdf

1、近些年世界的能源結(jié)構(gòu)與環(huán)境問(wèn)題顯得越來(lái)越嚴(yán)峻，清潔無(wú)污染的新能源成為了人們研究的新方向,太陽(yáng)能因其普遍性、無(wú)限性、經(jīng)濟(jì)性以及無(wú)污染而被人們廣泛利用。如今的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)不僅僅是作為當(dāng)今能源的補(bǔ)充，未來(lái)更可能成為世界能源的主要來(lái)源。但是以存在著間歇性、隨機(jī)性等問(wèn)題的太陽(yáng)能作為主要能量來(lái)源的光伏微網(wǎng)容易發(fā)生功率波動(dòng)，從而造成微網(wǎng)中負(fù)載的工作不正常或損壞。通過(guò)在光伏微網(wǎng)中加入功率補(bǔ)償設(shè)備的方法并結(jié)合光伏微網(wǎng)本身的特色，對(duì)微網(wǎng)中的功率波動(dòng)進(jìn)行平抑

2、，保證微網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定與負(fù)載的正常工作和安全。本文以光伏微網(wǎng)中的功率波動(dòng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)D-STATCOM/BESS的深入研究，利用D-STATCOM/BESS能夠同時(shí)補(bǔ)償有功功率與無(wú)功功率的特性，對(duì)控制策略進(jìn)行改進(jìn)，考慮光伏電池的輸出功率的影響改進(jìn)復(fù)合功率協(xié)調(diào)控制，使其更加適合光伏微網(wǎng)的工作特性，達(dá)到了對(duì)微網(wǎng)中的功率波動(dòng)進(jìn)行快速平抑的效果，充分發(fā)揮了D-STATCOM/BESS在功率雙向調(diào)節(jié)方面的優(yōu)勢(shì)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

3、⑴針對(duì)光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題，特別是功率波動(dòng)，對(duì)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置和儲(chǔ)能裝置進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)兩者在單獨(dú)使用時(shí)都存在著明顯的不足，不符合項(xiàng)目的要求。為了彌補(bǔ)兩個(gè)裝置的缺點(diǎn)，將配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器和儲(chǔ)能裝置結(jié)合起來(lái)組成D-STATCOM/BESS同時(shí)對(duì)光伏微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有功功率和無(wú)功功率的補(bǔ)償。為了保證光伏微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及系統(tǒng)中敏感負(fù)載設(shè)備的正常工作與安全，對(duì)補(bǔ)償設(shè)備的控制策略進(jìn)行改進(jìn)，使其更適合光伏微網(wǎng)的特性。⑵對(duì)D-STATCO

4、M/BESS的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的研究，并且分析比較了通過(guò)對(duì)由該數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)出的幾種控制策略，通過(guò)對(duì)控制策略實(shí)現(xiàn)的難易、能夠達(dá)到的控制效果等多個(gè)方面進(jìn)行的綜合考慮，決定以dq坐標(biāo)系解耦的控制策略為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)。其次，光伏電池作為光伏微網(wǎng)重要的功率波動(dòng)的因素之一，對(duì)其功率控制的顯得尤為重要，本文介紹了幾種在工程實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用的控制策略，例如定電壓跟蹤法、擾動(dòng)觀測(cè)法、電導(dǎo)增量法以及模糊控制法等。根據(jù)特性曲線改變擾動(dòng)步長(zhǎng)彌補(bǔ)了擾動(dòng)觀測(cè)法在最

5、大功率點(diǎn)存在功率波動(dòng)的問(wèn)題。為了滿足在特定情況下，光伏電池需輸出額定功率的情況，增加恒定功率輸出的工作方式，使其能夠在0至最大功率之間輸出任意功率。最后，在原有控制策略的基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)適用于光伏微網(wǎng)的復(fù)合功率協(xié)調(diào)控制策略，綜合考慮微網(wǎng)中光伏電池的輸出功率(MPPT)、負(fù)載消耗功率、蓄電池剩余電量(SOC)、和D-STATCOM/BESS的額定電流等多種影響因素，通過(guò)功率外環(huán)計(jì)算及控制原則的判斷得出補(bǔ)償電流在 dq軸上的分量參考值、光伏

6、電池的工作方式以及負(fù)載的工作情況。電流內(nèi)環(huán)再根據(jù)電流參考值、電流解耦以及空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)計(jì)算得出三相半橋的控制開(kāi)關(guān)量。⑶根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)，選擇MATLAB/Simulink建立了D-STATCOM/BESS的仿真模型，并以此基礎(chǔ)在實(shí)驗(yàn)室搭建了物理樣機(jī)。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了啟動(dòng)過(guò)程、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、無(wú)功補(bǔ)償、負(fù)載切換等實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得補(bǔ)償裝置D-STATCOM/BESS能夠有效的與光伏微網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)中的