用于小型光电互补系统的协调控制器研究

摘要

近年来，由于一次能源的枯竭与经济发展对能源需求量的日益增长，使新能源发电在能源结构中的占有比例逐步增大。本文着眼于对小型光电互补系统的整体控制，提出了协调控制器的概念并实现了其以下几方面的功能。
　　 首先通过对光伏电池特性的研究建立了一个20×2的光伏阵列模型。然后针对传统占空比扰动观察法会产生方向误判的缺陷，使用dP-P&O法进行了改进。最后对改进占空比扰动观察法跟踪速度较慢的缺陷，将模糊控制理论引入进行改进，提高了在特定情况下最大功率点跟踪的速度并进行了仿真验证。
　　 在实现了良好的最大功率点跟踪效果与稳定的直流母线电压的基础下，设计了小型光电互补系统的逆变并网整体控制逻辑。包括进行同频同相并网控制的单相d-q变换、并网与离网模式间的无缝切换（包括相位角θ的同步跟踪控制）、有功方向检测、间歇性有功无功联合扰动与电压正反馈相结合的孤岛检测算法、电热水箱的加热控制、逆变器整流与逆变运行方式的切换控制、蓄电池组的切换控制等方面并进行了仿真验证。
　　 对支持向量机(SVM)中的分类(SVC)与回归(SVR)算法进行了简要介绍，然后使用Libsvm工具箱对备用蓄电池组进行了离线剩余容量的预测，得到了良好的预测效果。
　　 最后设计了通信接口模块来进行单个系统之间的通信与控制，主要功能是实现对电网无功功率与谐波电流的补偿，首先对瞬时无功功率理论进行讨论，得出了适用于单相系统的单相ip-iq法来进行无功与谐波电流的检测与补偿并进行了仿真验证。最后选择了CAN总线作为通信协议并对单个CAN通信节点的硬件与软件系统进行了设计。