隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結構中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學魯能實習基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設計工作。本文主要研究內容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內高頻環(huán)逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設計了相應的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結果分析。結果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設計方案所應完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
上傳時間： 2013-07-02
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隨著電力電子技術的發(fā)展，各類電力電子裝置應運而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進行相應的測試和校驗。傳統(tǒng)的負載測試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點，已經(jīng)越來越不能滿足各種測試場合的要求，特別是一些要求用動態(tài)變化的負載、非線性負載、具有負阻特性的負載以及有源負載等測試場合。因此針對這一問題，本文利用電力電子技術結合計算機技術、控制技術等設計了一種通用的交流電子負載模擬裝置，以滿足各種測試場合的要求。 @@ 交流電子負載是一種可以模擬真實負載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負載，也可以模擬各種非線性負載、有源負載等其他形式的負載。目前國內外對電子負載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實負載測試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準確控制電源的放電電流取得和真實負載一樣的效果，但試驗電能完全被消耗掉，造成很大的浪費。本文研究的新型交流電子負載克服了以上電子負載方案的缺點，可以滿足各種試驗場合的測試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費，豐富試驗樣式且節(jié)約試驗成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結構，其一端接待測交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級負載模擬環(huán)節(jié)和后級能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負載模擬環(huán)節(jié)直接與待測電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時值比較方式，使電源輸出的實際電流信號準確、快速的跟蹤其指令電流信號值，使得電子負載對待測電源呈現(xiàn)設定的負載形式，完成電子負載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實現(xiàn)試驗電能的單位功率因數(shù)回饋電網(wǎng)的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內環(huán)控制實際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過控制輸出電流的大小使直流側母線電壓穩(wěn)定為設定指令值。 @@ 電子負載系統(tǒng)在負載模擬部分通過人機接口設定具體負載形式和負載屬性，為了更加準確快速的得到電流指令信號值，文中采用更加直接的數(shù)值計算方 法，由數(shù)字信號處理器實時計算出該給定負載模式下的指令電流值。使用交流小信號分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對主電路元件參數(shù)以及調節(jié)器進行了優(yōu)化設計。針對大功率開關管開關頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進方法，取得了良好的效果。整個系統(tǒng)在PSIM平臺上進行了不同工作模式下的仿真，仿真結果表明方案切實可行。最后依據(jù)仿真方案設計基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進行了原理圖的繪制。@@關鍵詞：電子負載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時間： 2013-05-26
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隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴重，尋找一種儲備大、無污染的新能源已經(jīng)上升到世界各國的議事日程。太陽能作為當今最理想環(huán)保的能源之一，已經(jīng)得到了人類越來越廣泛的應用。本文以光伏（Photovoltaic—PV）并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，以最大限度利用太陽能、無污染回饋電網(wǎng)為主要目標，開展了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論研究和仿真，具有重要的現(xiàn)實意義。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的設備之一，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能和投資。本文主要研究適用于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器。 本文以一個完整的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，重點對單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行了全面的分析，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓撲、控制策略、孤島效應以及系統(tǒng)的可靠性分析幾個方面做了詳細的分析和仿真實驗。 首先，介紹了國內外光伏并網(wǎng)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結構、優(yōu)缺點、發(fā)展趨勢及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求做了簡單介紹，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建立了總體認識。 其次，討論研究了逆變器主電路的拓撲形式，并根據(jù)實際情況，選擇了無變壓器的兩級結構，即前級DC/DC變換器和后級DC/AC逆變器，兩部分通過DClink連接。前級的DC/DC模塊采用Boost拓撲結構，后級的DC/AC逆變器采用逆變全橋實現(xiàn)逆變，向電網(wǎng)輸送功率。討論確定了逆變器輸出電流的控制方式，并最終確定了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的總體方案。高性能的數(shù)字信號處理器芯片（Digital Signal Processor—DSP）的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。本文以TI公司的數(shù)字信號處理器芯片TMS320F2812為核心，設計了控制電路并給出了驅動電路、保護電路的設計以及系統(tǒng)的電磁兼容設計思想。應用MATLAB/Simulink中的工具箱搭建了整個電路模型，進行了仿真實驗研究。 再次，我們已經(jīng)知道孤島效應問題關系到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全問題。本文分析了孤島效應產(chǎn)生的原因、對電網(wǎng)的危害和目前各種常用的被動和主動及外部孤島效應的檢測方法。根據(jù)本文涉及的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點，采用了電壓前饋正反饋檢測孤島的方法，然后詳細介紹了該方法的原理和實現(xiàn)過程， 并給出了逆變器的反孤島效應模型和仿真實驗結果。仿真結果證明，該方法是可行的，并且達到了IEEE Std．2000—929標準的規(guī)定。 光伏系統(tǒng)的可靠性研究對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟運行乃至投資決策產(chǎn)生了重要影響。本論文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本組成為線索，對各部分進行可靠性分析，對滿足一定可靠性水平的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行分析，從而對其的推廣使用起到了理論指導作用。 關鍵詞：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；孤島效應；DSP；可靠性分析
標簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器 可靠性分析
上傳時間： 2013-04-24
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隨著自動化技術的發(fā)展和城市化進程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設備的一個重要指標。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設計了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結構做了詳細的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設計的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達到0.99以上。 MATLAB強大的信號分析處理能力對高效地設計APFC系統(tǒng)及整定各個環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時也采用MATLAB設計實現(xiàn)了一個有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應用到此次設計的系統(tǒng)中，使得此次工程設計提升到了抽象的數(shù)學概念上。用數(shù)學模型可以表達出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動態(tài)性能的相應參數(shù)，為此類電路的設計提供了理論依據(jù)。
標簽： 有源功率因數(shù) 校正技術
上傳時間： 2013-05-24
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隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的提出，以解決電力緊張，環(huán)境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣，使得分布式發(fā)電備受關注，即將成為世界各國重要的發(fā)電形式。帶有分布式電源的配電網(wǎng)及電力電子裝置的大量應用致使電能質量下降，如何將分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量回饋至電網(wǎng)的同時有效改善電能質量是一個重要的問題，因此在分布式發(fā)電系統(tǒng)中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個熱點。本篇主要以電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對象，對并網(wǎng)逆變器的拓撲結構、控制策略、參數(shù)的選擇、并網(wǎng)實驗等方面作出了詳細的分析和研究。 首先根據(jù)帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的特點提出一種新的諧波治理思路，即將改善電能質量的有源濾波技術結合到分布式逆變電源中，設計一種新型的多功能并網(wǎng)逆變器。用開關函數(shù)法建立了并網(wǎng)逆變器小信號數(shù)學模型，確定了以PI閉環(huán)調節(jié)為核心的復合控制策略，同時為了使輸出電流控制達到更好的效果，采用電網(wǎng)電壓前饋補償方法抵消電網(wǎng)電壓擾動對并網(wǎng)電流的影響；基于瞬時無功功率的id-iq諧波電流檢測算法能精確檢測和分離所需要的有功和諧波分量；基于DSP的軟件鎖相控制算法能實現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 其次對并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件進行了分塊設計：對逆變系統(tǒng)的A/D轉換電路、逆變驅動電路、PWM信號發(fā)生電路等電路進行了詳細地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內部的SCI異步串行通信接口實現(xiàn)了逆變器的人機交互功能，利用其內嵌的CAN控制模塊實現(xiàn)了逆變器的并機通信功能；同時在TI DSP2000的運行環(huán)境下給出控制系統(tǒng)的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發(fā)了以功率器件IPM構成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實驗平臺和相關配套輔助電路，完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實驗并給出了裝置樣機的實物圖以及實驗波形圖。驗證了逆變器工作原理分析的正確性和系統(tǒng)設計思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)諧波治理的思路，對推動我國節(jié)能供電、新能源的利用以及改善電網(wǎng)電能質量等方面具有一定的理論意義和較強的實用價值。
標簽： 諧波抑制 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-06-06
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光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，同時也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列，提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設計的研究重點，也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負載現(xiàn)場測試方法，設計并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設計中，為電壓和電流的采樣各設置了四路不同量程的采樣通道。采樣時系統(tǒng)自動選擇最合適的量程，提高電壓和電流大范圍測量時的精度； 2.通過對系統(tǒng)進行一次預采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預采樣的方法只需要使可變電子負載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作； 3.對測試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進行從小到大的升序重組，其對應的電流值采用lagrange中值法對進行數(shù)字濾波處理，從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差； 4.對輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進行了一體化的設計，使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成； 5.本測試儀樣機可以利用光伏陣列的數(shù)學模型以及測量的實時數(shù)據(jù)對光伏陣列的特性曲線進行預估和分析。 通過對光伏陣列進行實際測量，得到的實驗結果表明：該樣機測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右，測試速度快，并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示，使測得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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風能作為一種清潔可再生能源，迅速發(fā)展，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。風力發(fā)電系統(tǒng)按照容量可以分為小型風力發(fā)電系統(tǒng)和大型風力發(fā)電系統(tǒng)，按照是否并網(wǎng)又分為離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，文章著重研究小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析國內外風力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎上，研究了風力發(fā)電系統(tǒng)的總體結構、風力機的主要機型以及發(fā)電系統(tǒng)的分類。通過研究風力機和永磁同步發(fā)電機各自的特性，基于它們的數(shù)學模型分別建立了各自的仿真模型。基于上述仿真模型，分別建立了整個電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)和電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。 在風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器是核心部分，可以分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。本文研究了三相電壓源型逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)所采用的控制方法，包括空間矢量調制法和鎖相環(huán)技術。針對電流源型并網(wǎng)逆變器風力發(fā)電系統(tǒng)，研究了PWM電流源型整流器的空間矢量調制和PWM電流源型逆變器的三種脈寬調制策略。 文中電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，采用BOOST變換器穩(wěn)定逆變器輸入直流電壓，采用SPWM方法控制電壓源型逆變器實現(xiàn)風機的并網(wǎng)；在電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型中，用空間矢量調制方法控制PWM電流源型整流器和用SPWM控制電流源型逆變器的方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的并網(wǎng)。本文對采用的控制方法進行了仿真驗證，比較了兩種并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)優(yōu)缺點，最后對兩種并網(wǎng)逆變器的區(qū)別進行了總結。
標簽： 并網(wǎng) 仿真研究 風力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-29
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當單臺電源供電時，一旦發(fā)生故障可能導致整個系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計的損失。逆變電源并聯(lián)技術是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設計、安裝、組合更加方便，使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術，主電路前級采用BOOST升壓，后級采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內容如下： 1.首先介紹了當前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點，介紹了當前的適用于逆變電源并聯(lián)運行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關鍵技術，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學模型，對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析； 3.通過對當前逆變電源控制策略的分析、研究，對所選的逆變電源主電路進行數(shù)學建模，設計了逆變電源三閉環(huán)調節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進行仿真，驗證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實驗對其進行了驗證分析，結果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設計并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設計方法和原則，并對上述的三閉環(huán)控制策略進行了實驗測試，實驗結果良好。
標簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時間： 2013-04-24
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在能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴重的今天，太陽能作為一種新興的綠色能源，以其取之不竭、用之不盡、無污染等優(yōu)點，受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式，光伏發(fā)電技術得到了迅速地發(fā)展。 光伏充電控制系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分，光伏電池將太陽能轉變?yōu)殡娔埽铍姵貙⑥D化出來的電能儲存起來，充電控制系統(tǒng)在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統(tǒng)作為研究對象，從系統(tǒng)的參數(shù)選擇、拓撲結構、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護等方面作了詳細的分析和研究。論文主要工作如下： 1)本文詳細介紹了最大功率點跟蹤技術在光伏充電系統(tǒng)中的應用，分析和比較了常用的最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，討論了一種改進的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比，該方法具有良好的啟動特性，最大功率點跟蹤精度、系統(tǒng)對外界條件變化的響應速度和運行的穩(wěn)定性都有一定的提高。仿真結果表明這種算法能夠準確地找到最大功率點。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析，制定了本文所采用光伏充電方法，其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態(tài)。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優(yōu)點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100％電量的優(yōu)點。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統(tǒng)的結構、性能和特點，確定采用Buck拓撲作為智能光伏充電系統(tǒng)的主電路結構，該電路結構簡單，運行可靠，可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統(tǒng)主電路、控制電路各元件參數(shù)的選擇和系統(tǒng)的軟件設計流程圖。 4)根據(jù)前面的理論研究，本文設計制作了智能光伏充電控制系統(tǒng)的實驗樣機，并進行了實驗研究，獲得了良好的實驗結果。
標簽： 智能光伏 充電控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-20
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作為新一代直流輸電技術，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術的數(shù)學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標么值模型，分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響，在此基礎上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設計方法。 2．設計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題，提出了相應的解決方法，推導了其電流內環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設計原則。 3．推導了換流站網(wǎng)側與VSC交流側功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程，在此基礎上提出了一種換流站網(wǎng)側功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎上提出一種結合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關頻率和簡化主電路拓撲結構三個方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結構引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調控制與模塊獨立運行相結合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調節(jié)的直流側電壓控制方法。
上傳時間： 2013-06-03
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