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随着化石类非可再生能源的快速消耗及其带来的环境污染问题的日益严重,人们迫切要找到清洁的替代能源,一方面能缓解这种能源危机,另一方面能有效的抑制温室效应等燃烧化石燃料引发的环境问题。太阳能作为一种清洁的可再生能源,具有无污染、可用资源分布广、可再生等特点。光伏发电的最终形式是光伏逆变并网发电,将光伏电池的能量送到电网进行远距离传输。由于光伏发电系统的输出功率存在易受环境影响具有不稳定的特点,以光伏发电形式的并网行为对电网的稳定运行具有一定影响。要解决这种矛盾就必须依靠智能电网的相关技术,确保电网运行的可靠性,满足光伏逆变并网的技术要求。
本文在分析了智能电网运行方式及其特性的基础上,针对光伏电池的三相逆变并网进行了研究,主要的研究内容如下:
(1)利用光伏电池的实际参数分析了光伏电池的电气输出特性,分析发现光伏电池受外界环境影响,输出功率呈非线性变化,光伏逆变并网将会影响电网的稳定运行,从并网与孤岛角度研究利用智能电网技术减小这种不利影响。
(2)分析了三相逆变并网技术,采用dq变换与锁相环技术相结合的方式对电网侧的电压幅值、频率、相位进行准确跟踪,实现同期并网。为了实现并网后的电流控制,推算了三相逆变器LCL滤波器的状态空间方程,然后利用小信号模型对方程进行线性处理,实现了电压电流的解耦控制。在此基础上,本文设计了一种新的三相逆变并网电流控制方式,即外环电网侧电压,内环逆变侧电流电压同步控制方式。建立了三相逆变并网的仿真模型,实现三相逆变并网、电流控制的仿真。
(3)论文对光伏三相逆变的孤岛现象进行了分析,讨论了三种孤岛后的并网模式,利用孤岛现象发生时负载上电气量的变化建立光伏三相逆变器的孤岛检测模型,对孤岛进行控制。