户用型风力发电系统的并网运行控制

论文摘要

并网逆变器在风能等分布式能源系统中有着不言而喻的重要地位。通过并网逆变器实现风力发电机转速与电网频率解耦的方法是实现变速恒频风力发电系统的一种重要形式。本文针对小规模风力发电系统中单相并网逆变器原理及其实现进行了深入探讨与研究。本类系统通常应在孤岛产生后的规定时限内主动停止对外供电,而电网正常时,输出合乎相关标准的电能。其直流侧电压通常不超过400V,交流侧通过适当的滤波电路后直接与市电电网相连,采用适当的控制策略实现向电网以单位功率因数馈送电能的目标。本文选取的直流母线电压为360V,LC滤波。本文对单相并网逆变器的相关问题进行了系统阐述,主要包括正弦电流的跟踪控制策略、LC滤波参数的选取、电网相位的获取及反孤岛策略。本文采用PI和滞环相结合的控制策略,通过检测电网电压由负变正的过零点实现电网频率、相位的跟踪。首先,本文介绍了并网逆变系统的工作原理、LC滤波参数的选择依据及主要控制策略,然后采用Matlab/Simulink对本文的控制策略进行仿真验证。接下来,制作了相应的硬件及软件以实现相应的功能,并给出了简要说明。最后,在被动式反孤岛的基础之上,对本文的控制策略进行了实验验证。结果表明:基本实现了并网电流与电网电压同频、同相的目标,但电能质量有待进一步改善。对实验中的不足和问题也做了进一步的分析、探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 能源利用的发展趋势
• 1.2 并网逆变器概述
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 单相全桥并网逆变器及其电流控制
• 2.1 并网逆变器工作原理
• 2.2 单相并网逆变器拓扑
• 2.3 滤波环节设计
• 2.4 电压源型逆变器的电流控制策略
• 2.5 电流控制环设计及其Matlab/Simulink 仿真
• 3 相位检测及反孤岛效应
• 3.1 电网相位的获取
• 3.2 反孤岛效应
• 4 系统硬件设计
• 4.1 控制电路部分
• 4.2 主电路部分
• 5 并网逆变器的软件设计
• 6 实验总结及展望
• 6.1 过零信号
• 6.2 并网电压电流
• 6.3 谐波分析
• 6.4 全文总结与展望
• 致谢
• 参考文献