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风光互补逆变器串联发电系统电压稳定性分析及控制

作　者: 宁俊保
导　师: 王兴贵
学　校: 兰州理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风光互补串联谐波电压稳定性
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 82次
引　用: 1次
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内容摘要

本文针对目前广泛采用的逆变器并联风光互补独立发电系统存在环流、输出电压谐波含量大等问题，提出了多单元逆变器串联的风光互补发电系统。该系统将多个风电和光电单元的逆变器在输出交流侧串联，对所有逆变器进行载波移相SPWM控制，输出为多电平电压波形。文中给出了风光互补逆变器串联发电系统的结构，详述了输出逆变器工作原理，对交流母线并联发电系统与串联发电系统在输出电压谐波、直流侧电压波动对输出电压的影响两方面做了比较分析。结果显示：串联发电系统各逆变器单元合成多电平电压时抵消了大量谐波，输出电压中总谐波含量大大减小，输出电压正弦度更好；系统输出电压为各单元串联合成，利用它们之间的互补作用，可有效降低直流侧电压波动对输出电压的影响。通过合理地近似，将串联发电系统等效为单电源简单输电系统，比较了这种系统与简单无穷大系统在输出功率、输出端电压方面的不同。在此基础上，运用最大功率法对系统电压稳定性进行了初步分析，找到了负荷极限和临界点的求取方法。结果显示系统负荷功率极限、临界运行点取决于其最大发电功率，随风、光资源变化。结合系统特点提出了通过在输出电压闭环控制中加入补偿环节、增大发电容量、制订合理的能量管理规则等措施以保持负荷端电压、提高系统负荷功率极限、增强稳定电压的能力。搭建了5单元逆变器串联电路，对各逆变器单元采用载波移相SPWM调制，得到了十一电平的输出电压波形，与两电平逆变器输出电压相比，电平数更多，正弦度更好。在输出电压相同的情况下，逆变器串联电路直流侧电压等级较两电平逆变器低。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-13
第2章风光互补逆变器串联发电系统组成  13-28
  2.1 风力发电单元组成及工作原理  14-18
    2.1.1 风力发电单元组成  14-16
    2.1.2 风力发电功率跟踪控制  16-18
  2.2 光伏发电单元组成及工作原理  18-21
    2.2.1 光伏阵列  18-19
    2.2.2 光伏阵列功率跟踪控制  19-21
  2.3 蓄电池  21
  2.4 串联发电系统输出电压波形分析及控制  21-26
    2.4.1 多电平电压波形形成原理  22
    2.4.2 串联发电系统输出电压谐波分析  22-24
    2.4.3 直流电压波动对输出电压的影响分析  24-26
  2.5 本章小结  26-28
第3章串联发电系统电压稳定性分析及改善措施  28-40
  3.1 电力系统电压稳定性分析的基本理论与方法  28-30
  3.2 基于最大功率法的串联发电系统电压稳定性分析  30-36
    3.2.1 串联发电系统各发电单元最大输出功率  30-31
    3.2.2 系统等效接线图  31-33
    3.2.3 串联发电系统负荷功率极限  33-36
  3.3 提高系统电压稳定性的措施  36-38
    3.3.1 带补偿环节的输出端电压闭环控制  36-38
    3.3.2 增大发电容量  38
    3.3.3 合理的能量管理规则  38
  3.4 本章小结  38-40
第4章风光互补逆变器串联发电系统实验及分析  40-50
  4.1 系统主电路设计  40-43
  4.2 控制电路设计  43-45
  4.3 软件设计  45-48
  4.4 实验结果与分析  48-49
  4.5 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-54
致谢  54-55
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  55

风光互补逆变器串联发电系统电压稳定性分析及控制

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