面向实验室建设的微电网运行控制系统设计(2)
3.2.1 光伏电池等效电路 8
3.2.2 光伏电池板仿真模型 9
3.3 光伏电池板的最大功率跟踪 13
3.3.1 最大功率点跟踪原理 13
3.3.2 最大功率点跟踪实现方法 15
3.3.3 扰动观察法Matlab建模 16
3.4 本章小结 20
4 并网逆变器控制策略 21
4.1 SPWM逆变技术原理 21
4.2 逆变器并网运行控制策略 22
4.3 并网电流的闭环控制系统 23
4.3.1 闭环控制系统数学模型 23
4.3.2 PI调节器参数整定 24
4.3.3 电网电压前馈补偿控制 26
4.4 并网逆变器闭环控制的Matlab仿真 27
4.5 本章小结 28
5 实验部分 29
5.1 实验平台介绍 29
5.2 实验结果 29
5.2.1 Boost驱动信号波形 29
5.2.2 逆变电路驱动信号波形 30
5.2.3 锁相性能检测 30
5.3 本章小结 31
6 总结与展望 32
致谢 33
参考文献 34
1 引言
1.1 课题背景及意义
目前，世界各国的能源结构依然是煤炭、石油、天然气等不可再生能源占主体，然而化石燃料的过度开采和迅速消耗使其将在未来的数百年内面临枯竭。另外由于过度使用化石燃料排放二氧化碳引发的温室效应也日趋严重，这些问题已经成为阻碍人类可持续发展的首要障碍。人们开始将目光转向开发绿色清洁的可再生能源，其中太阳能光伏发电、小型风力发电、燃料电池发电、生物质能发电等获得了越来越多的关注。这些发电装置一般规模不大，多分散分布在用户周围，称为分布式发电（Distributed Generation，DG），分布式发电给电力系统带来许多优点，主要有以下几个方面：
（1） 由于各个分布式发电站之间相互独立，停电时不会波及到各个用户，可以避免大规模停电事故发生，提高了供电安全可靠性。
（2） 当某些原因致使电网故障无法工作时，可以由分布式发电系统继续向重要负荷供电，弥补了大电网安全性的不足，作为集中供电方式的必要的补充。
（3） 由于分布式发电系统多分布在用户附近，省去配电站的建设，并且输配电损耗很低，减少了附加的输配电成本，同时土建和安装成本低[1]。
（4） 分布式发电启动性能良好，调峰性能优越。
分布式电源并网就是将分布式电源产生的电能变换为与电网电压同频率、同相位的交流电，然后汇入电网，为电网和负荷提供电能。这样可以省略储能装置，又简化了系统结构，减少了投资，也有利于系统的统一调度。然而由于大电网不可能对每个DG实行全面有效的控制，所以通常把DG和大电网隔离开来避免其对大电网的冲击影响。为了能够更好地发挥DG的优势，协调DG与大电网之间的矛盾，人们提出了微电网的概念。
微电网区别于传统的网络结构，是一种由分布式电源、负载、储能装置和控制系统构成的新型系统单元。相比于传统大电网，微电网与可再生能源和分布式电源有更好的兼容性，可靠地保证对负荷的多种能源形势供给，对于促使传统电网向智能电网的转变意义重大，其发展潜力巨大。微电网有并网运行和离网运行（也即孤岛运行）两种运行模式。通常情况下，微电网处于与大电网并网运行状态，这时微电网和大电网共同向微电网中的负荷供电。当大电网发生各种故障、扰动或是电能质量不满足负荷要求时，微电网通过孤岛效应检测快速断开与大电网的连接，单独向负荷供电。