光伏电站谐波谐振有源阻尼技术开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1课题研究背景、目的及意义

随着社会的快速发展,传统化石能源如:煤、石油、天然气等的储量日渐减少,加之环保的意识深入人们,新能源的清洁、高效、可再生等特点使其受到了人们越来越多的关注。各国学者都在积极展开新能源技术的研究,在各类新型能源的开发利用中,风能和太阳能备受学者关注,它们具有可再生、清洁无污染以及储量巨大的优点[1]。在世界范围内,对于风能和太阳能的开发利用正处于飞速发展时期,大量的风场与光伏电站出现在人们的视野中,而且随着技术的进步,两种新能源的优势也愈发显著。

与传统的火力发电或水力发电不同,基于风能和太阳能的发电系统被称为分布式发电系统,主要区别是电力电子装置的大量运用,通过风机、光伏板将风能和太阳能转化为电能,再利用电力电子装置转化为符合并网条件的电能汇入电网或直接供给直接本地用户,所以电力电子装置的性能决定了新能源的利用率,而并网逆变器作为装置中的新能源接口,扮演着重要角色。得益于半导体技术的发展,目前逆变器性能十分优异,加之目前广泛采用的先进的脉宽调制技术(pwm)和基于数字信号处理器(dsp)的数字控制系统,使得并网逆变器可以近似实现单位功率因数的并网,并且能够输出含有电网基波频率的正弦电流,以及实现能量的双向流动,然而其缺点也较为突出:由于pwm技术为高频调制技术,功率器件工作在开和关的非连续状态,逆变器的输出波形呈现脉冲形式,其中含有大量的谐波成分,这些谐波成分若是直接汇入电网,将对电网的安全运行造成巨大的威胁[2],尤其是在电网的边缘地区,网侧阻抗变化大,电网不稳定,而这些地区往往是风力发电以及光伏发电的主要应用场合。如光照条件良好的西北地区,大型光伏电站的容量正在不断增大,单座电站甚至达到数百兆瓦,大规模的应用带来了两个新问题。一是弱光照下并网点处的电能质量大大降低:逆变器在负载率10%时,输出电流thd达到8%,对于一个100 mw 的电站,如果弱光照时运行于10 mw,由于并网电流thd高,整座电站就相当于一个巨大的谐波源,对并网点的电能质量将造成非常大的影响;二是如此多的逆变器并联运行后带来的谐波叠加问题:由于每台逆变器都输出一定的谐波,因此多台并联后在并网点处的谐波频谱将会非常丰富,对并网点处的电能质量影响也会很大[3]。针对上述问题,各国都制定了相关的标准,以严格规范分布式发电系统汇入电网的电能质量,美国电气和电子工程师协会(ieee)也制定了相关的国际标准ieeestd 1021-1988以及ieee std929-2000[4,5]。

为了获得低谐波含量的输出电流,在大功率并网光伏发电系统中,大功率并网逆变器通常采用lcl滤波器,相比于l滤波器lcl滤波器一般具有三阶的低通滤波特性,因而对于同样谐波标准和较低的开关频率,可以采用相对较小的滤波电感设计,因而可以有效减小系统的体积并降低损耗。然而lcl滤波器具有谐振特性,体现在频率特性上为幅频特性有谐振峰,相频特性有相位突变,这种频率特性对于整个系统的稳定十分不利,控制器的设计稍有不慎就会造成系统发散不能正常工作,因此,抑制lcl滤波器的谐振峰以及相位突变,亦即对lcl滤波器谐振特性的阻尼控制十分必要。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

2. 研究的基本内容与方案

1.3研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1.3.1光伏电站的拓扑选择与模型建立

研究光伏电站谐波谐振问题的基本前提是建立合适的光伏电站模型,一点典型的光伏电站由光伏阵列、光伏变换器、输出滤波器以及电网或当地用户组成。

光伏系统有隔离式与非隔离式两类拓扑结构,相较隔离式拓扑结构,非隔离式具有质量轻、体积小、成本低、效率高等优点,更有运用前景。非隔离型拓扑结构可以分为单级型与多级型。

单级式光伏系统拓扑结构如图1.2所示。由拓扑结构可见,单级式光伏系统只需要一级能量变换就可以完成dc-ac并网变换的功能。具有电路简单、元器件少、可靠性高、效率高等优势。其缺点也显而易见,直流侧电压只能通过串联光伏阵列提升电压等级,同时逆变器本身需要同时具备mppt控制与并网逆变控制,对逆变器的性能要求大大增加。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

本毕业设计研究计划如下:
第1-4周:文献阅读、文献综述、外文翻译及开题报告;
第5-7周:了解光伏电站的系统结构,熟悉光伏并网变换器的工作原理及其控制方案;
第8-10周:利用MATLAB/SIMULINK软件进行光伏电站谐波谐振问题及其并网变换器有源阻尼技术的仿真;
第11-12周:从实际工程应用的具体需求出发对仿真结果进行分析;
第13-15周:毕业设计论文撰写;
第16周:毕业设计论文答辩。



4. 参考文献(12篇以上)

[1] liserre m, sauter t, hung j y. future energysystems integrating renewable energy sources into the smart power grid through industrialelectronics[j]. ieee industrial electronics magazine,2010,4(1):18-37.

[2] hava a m, lipo t a, erdman w l. utilityinterface issues for line connected pwm voltage source converters: acomparative study[c]. applied power electronics conference and exposition,dallas, tx, usa, 1995(1):125-132.

[3]张磊,周洪伟,张保民.大型光伏电站逆变器关键技术发展趋势[j].电源技术,2015,39(03):633-636.

剩余内容已隐藏,您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。