大型光伏电站建模控制及并网稳定性分析
作 者： 杨明，郑征，韦延方
出版时间： 2019
内容简介
本书总结了国内外大型光伏电站的运行现状及电网需求，重点阐述了大型光伏电站存在的主要技术难题及其解决方案；通过分析大型光伏电站的工作机理，建立了大型光伏电站的等效电路模型，提出了并网逆变器在正常电网下的电流环、电压环优化方案；为提高光伏电站并网电能质量，提出了并网逆变器在电网不平衡下的协调控制策略以及相应的正负序基波分量提取算法、并网同步算法，进而提出了并网逆变器在非理想电网下的综合控制方案；针对光伏电站电压波动越限问题，提出了无功补偿装置为主、光伏发电单元为辅的大型光伏电站无功调压控制策略及其优化方案；针对光伏发电系统谐波谐振问题，建立了考虑电网阻抗影响的大型光伏电站等效电路模型，分别从系统阻尼、闭环控制等角度揭示了大型光伏电站和电网之间的谐振交互机理，进而提出了弱电网下基于复数滤波器的并网电压前馈控制策略；相关仿真与实验结果也验证了理论分析及控制方案的正确性和有效性。 本书可供电气工程领域的高年级本科生、研究生、教师、科研人员和工程技术人员参考。
第1章绪论1
1.1概述2
1.2大型光伏电站研究背景概述3
1.3大型光伏电站存在的主要技术问题5
1.3.1并网电能质量问题6
1.3.2无功与电压控制问题7
1.3.3并网稳定性问题8
1.4大型光伏电站主要技术问题研究现状9
1.4.1并网电流控制技术研究现状9
1.4.2无功与电压控制技术研究现状17
1.4.3并网稳定性研究现状21
参考文献23
第2章大型光伏电站工作机理分析32
2.1大型光伏电站的拓扑结构及特点33
2.2大型光伏电站的等效建模35
2.2.1光伏阵列电路模型35
2.2.2并网逆变器电路模型37
2.2.3输电网络电路模型41
2.2.4大型光伏电站的等效电路模型42
2.3并网逆变器主电路关键技术参数设计43
2.3.1三相LCL滤波器参数设计44
2.3.2直流支撑电容参数设计46
2.4并网逆变器电流控制技术研究46
2.4.1并网逆变器控制系统47
2.4.2控制系统参数设计48
2.5仿真及实验验证54
2.5.1仿真验证54
2.5.2实验验证56
2.6本章小结58
参考文献59
第3章大型光伏电站并网逆变器协调控制策略61
3.1电网不平衡时并网逆变器协调控制策略62
3.1.1瞬时功率特性62
3.1.2正负序电流控制指令65
3.1.3协调控制策略68
3.2非理想电网下逆变器并网同步算法的设计70
3.2.1传统SRF-PLL的基本原理及缺点70
3.2.2正负序基波分量提取算法的设计73
3.2.3并网同步算法的实现76
3.2.4仿真及实验验证77
3.3并网逆变器在非理想电网下控制策略的具体实现81
3.3.1电流控制器在电网基频偏移较大时的改进方案81
3.3.2具体实现方式81
3.4仿真及实验验证83
3.4.1仿真验证83
3.4.2实验验证86
3.5本章小结90
参考文献90
第4章大型光伏电站静态电压稳定性分析92
4.1大型光伏电站并网电压越限机理93
4.1.1并网电压影响量化分析93
4.1.2并网电压越限机理分析95
4.2大型光伏电站静态电压稳定性分析97
4.2.1大型光伏电站特征值分析98
4.2.2光伏发电单元对电压稳定裕度的影响100
4.2.3静态电压稳定性分析流程101
4.3算例分析102
4.3.1运行功率因数的影响102
4.3.2光照强度的影响102
4.3.3阻抗的影响103
4.3.4光伏发电单元无功输出的影响104
4.4本章小结105
参考文献106
第5章大型光伏电站无功与电压控制策略107
5.1大型光伏电站无功容量的配置108
5.1.1并网逆变器无功容量108
5.1.2无功补偿装置无功容量110
5.2无功与电压协调控制策略的研究111
5.2.1光伏电站无功补偿最新规定111
5.2.2具体实现方式112
5.2.3无功分配方案115
5.2.4光伏发电单元无功优化116
5.3算例仿真118
5.3.1算例说明118
5.3.2光照强度渐变时120
5.3.3光照强度突变时121
5.4本章小结122
参考文献122
第6章大型光伏电站谐振机理及稳定性分析124
6.1电网阻抗影响建模125
6.1.1并网逆变器电路模型125
6.1.2大型光伏电站等效电路模型127
6.2谐振机理及稳定性分析131
6.2.1等效阻抗对系统阻尼的影响133
6.2.2等效阻抗对系统谐振、稳定性的影响135
6.2.3抑制等效阻抗影响的相关对策137
6.3仿真与简化实验验证138
6.3.1装机容量增加时138
6.3.2电网阻抗变化时141
6.3.3简化实验验证142
6.4本章小结144
参考文献145
第7章大型光伏电站并网逆变器谐波谐振抑制策略146
7.1比例前馈控制及其影响分析147
7.2基于复数滤波器的并网电压前馈控制策略150
7.2.1实现方案150
7.2.2串联复数滤波器对系统谐振、稳定性分析的影响152
7.3仿真验证153
7.4本章小结156
参考文献156
