弱电网情况下光伏发电系统运行分析与控制研究

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1、图书分类号：U.D.C.:工学硕士学位论文弱电网情况下光伏发电系统运行分析与控制研究硕士研究生：裴建楠导师：严干贵教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年4月授予学位单位：东北电力大学ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringStudyonOperationAnalysisandControlofPhotovoltaicInverterSystemConnec

2、tedtoWeakGridCandidate：PeiJiannanSupervisor：Prof.YanGanguiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringDateofOralExamination：Apr.2015University：NortheastDianliUniversity摘要光伏并网发电系统

3、的设计及控制参数整定都是基于理想并网条件，并未考虑电网阻抗的影响。而对于光伏发电系统通过较长的输电线路、多级升压接入地区电网或以分布式发电系统直接接入配电网的现实场景，此时电网阻抗不能忽略，如何分析电网阻抗对光伏发电系统运行性能影响，如何提高光伏发电系统接入弱电网时的运行稳定性，是光伏发电研究领域的重要课题。本文分别分析了光伏电池阵列外特性等效方法、并网光伏逆变系统数学模型、控制策略及控制器参数的设计，在此基础上利用PSCAD/EMTDC仿真软件，搭建了单级式三相并网光伏发电系统仿真分析模型，为后

4、续研究工作提供了实证基础。本文建立了电网阻抗、控制策略及其参数与控制性能之间的联系，构建了基于Nyquist稳定判据的并网光伏发电变系统的稳定性分析方法，分析了电网阻抗对既有控制策略及控制参数下并网光伏发电系统相位裕量的影响。针对强电网条件下设计的并网光伏发电系统接入弱电网时会遇到控制性能变差、甚至出现运行不稳定等问题，本文提出了一种根据电网电抗大小改进系统控制器增益的控制参数整定方法，以提高并网光伏发电系统的运行稳定性。设计算例和仿真结果验证了理论分析及参数整定方法的有效性和可行性。关键字：弱电

5、网；光伏发电系统；稳定性；控制策略；参数整定-IAbstractThedesignandcontrolparameterstuningofgrid-connectedphotovoltaicinverterwasbasedonidealconditions,butdidnotconsidertheimpactofthegridimpedance.Forthephotovoltaicgenerationsystemconnectedtolocalgridbylongtransmissionlineo

6、rmulti-levelbooster,atthispointthegridimpedancecannotbeignored,howtoanalyzethegridimpedanceimpactontheoperatingperformanceofgrid-connectedphotovoltaicinverterandimprovethestabilityofgrid-connectedphotovoltaicinvertersystemconnectedtotheweakgridareimpo

7、rtantissuesinresearchareasofphotovoltaicgeneration.Thispaperrespectivelyanalyzestheexternalcharacteristicsofphotovoltaiccellsarrayequivalentmethod,themathematicalmodelofgrid-connectedphotovoltaicinvertersystem,thecontrolstrategyanddesignofcontrollerpa

8、rameters,basedonthis,thesimulationmodelofsingle-stagethree-phasephotovoltaicinvertersystemwasbuiltbyusingPSCAD/EMTDCsimulationsoftware.Thisresearchprovidesanempiricalbasisforfurtherstudy.Thispaperestablishedthecontactbetweengridimpedance,contr