【摘 要】
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由于传统的化石燃料的大量消耗造成能源短缺和环境污染,需要发展新的清洁能源,光伏并网系统正是将太阳能转化为电能的电力电子系统。使用电力电子半实物实时仿真技术可以有助于减小电力电子系统的研发周期和成本,论文以光伏并网逆变系统为对象研究建模及其实时仿真算法,并进行了实验验证。相比商用的实时仿真器,本文搭建的实时仿真平台不仅在成本上有优势,而且也能打破国外的技术垄断。全文的主要研究内容有:1)概述了本课题
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由于传统的化石燃料的大量消耗造成能源短缺和环境污染,需要发展新的清洁能源,光伏并网系统正是将太阳能转化为电能的电力电子系统。使用电力电子半实物实时仿真技术可以有助于减小电力电子系统的研发周期和成本,论文以光伏并网逆变系统为对象研究建模及其实时仿真算法,并进行了实验验证。相比商用的实时仿真器,本文搭建的实时仿真平台不仅在成本上有优势,而且也能打破国外的技术垄断。全文的主要研究内容有:1)概述了本课题研究的背景和目的,光伏并网系统以及实时仿真技术的发展现状,以单相双级式的光伏并网系统为对象,分析了主电路的工作原理及其数学模型,如光伏电池模型,逆变器模型等。2)根据开关电路建模方法——二值L/C开关等效方法建立了光伏并网系统的离散迭代模型,并给出了该开关等效方法的参数取值公式。针对二值L/C模型中的开关暂态误差,本文优化了开关模型参数Gs。Matlab/Simulink的离线仿真表明:本文建立的光伏并网系统主电路的数学模型是正确的,且优化参数可以减小L/C模型的暂态误差。3)基于FPGA和System Generator设计了电力电子系统的实时仿真的算法。传统的基于节点分析法的实时仿真算法存在局限性,如只能求解电路中的节点电压状态量,论文对该方法进行了优化:使用了改进节点法求解实时仿真中的支路电流信息量,并通过简化单步长内模型迭代的中间计算过程提高了实时仿真的效率。4)搭建了基于FPGA的实时仿真平台,并进行了光伏并网系统的实验。通过与离线仿真的结果对比,实时仿真器准确地模拟了光伏并网系统的运行状况,验证了本文的实时仿真建模与算法的正确性。
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