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太阳能光伏发电逆变控制器研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:12:20
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太阳能光伏发电逆变控制器研究【摘要】:光伏发电是替代化石能源的一种最理想的方式,但较高的光伏发电成本成为制约其推广应用的主要因素。光伏发电逆变控制器是将光伏电池输出的直流电能转换为

【摘要】:光伏发电是替代化石能源的一种最理想的方式,但较高的光伏发电成本成为制约其推广应用的主要因素。光伏发电逆变控制器是将光伏电池输出的直流电能转换为交流电能的装置,在能量转换和利用的过程中也产生了大量的能量损耗,增加了发电成本。因此,研究高效率光伏发电逆变控制器的拓扑及控制方法具有重要的理论意义和应用价值。 本文通过对光伏电池工程化数学模型的建模及仿真,研究了光伏电池的电能输出特性;分析了基于功率电压斜率(dP/dV)曲线的变步长MPPT方法的工作原理和控制效果受光照强度影响的缺点,提出了一种改进型变步长MPPT方法,设计了3种不同步长的变步长控制策略,给出了变步长判断参数的确定方法;分析了光伏逆变器的拓扑结构及调制方法,采用了两级型多支路并联结构的设计方案,设计了2KW单相光伏逆变器的具体控制方法及电路参数;在MATLAB/Simulink中建立了2KW单相光伏逆变系统的仿真模型,分析了逆变器的电能利用率及输出电压的控制效果。 仿真结果表明:改进型变步长MPPT方法的控制效果基本不受光伏电池光照强度的影响,三种步长的控制策略加快了光伏电池的MPPT速度,提升了稳态输出功率;两级型多支路并联结构的光伏逆变器,可以避免并联光伏电池组件间失配引起的功率损失,最大化利用了光伏电池输出电能,双闭环控制的逆变器输出电压稳态误差小,动态响应快,这种逆变器结构及控制方法为光伏发电与城市建筑一体化应用提供了一个新的思路。 【关键词】:单相光伏逆变器 光伏电池建模 最大功率点跟踪 多支路并联 MATLAB/Simulink
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM464
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-15
  • 第一章 绪论15-21
  • 1.1 研究的目的及意义15-16
  • 1.2 光伏发电现状16-17
  • 1.2.1 国际光伏发电现状16-17
  • 1.2.2 国内发展现状17
  • 1.3 光伏发电系统概述17-19
  • 1.4 MPPT 技术的研究现状19
  • 1.5 课题研究内容和主要工作19-21
  • 第二章 太阳能电池特性研究21-29
  • 2.1 光伏电池的数学建模21-24
  • 2.1.1 工作原理21
  • 2.1.2 等效电路21-22
  • 2.1.3 数学模型22-24
  • 2.2 光伏电池的特性分析24-27
  • 2.2.1 Matlab 仿真建模24
  • 2.2.2 外界环境变化时光伏电池输出特性24-27
  • 2.3 本章小结27-29
  • 第三章 新型变步长 MPPT 控制方法研究29-51
  • 3.1 MPPT 原理研究29-32
  • 3.1.1 MPPT 原理29-30
  • 3.1.2 基于 Boost 拓扑的 MPPT 原理30-32
  • 3.2 常见的两种 MPPT 控制技术32-35
  • 3.2.1 扰动观察法32-33
  • 3.2.2 电导增量法33-35
  • 3.3 新型变步长 MPPT 方法35-41
  • 3.3.1 基于 dP/dV 的变步长方法分析35-38
  • 3.3.2 新型变步长 MPPT 方法原理38-39
  • 3.3.3 新型变步长 MPPT 方法控制策略39-41
  • 3.4 MPPT 的仿真研究41-49
  • 3.4.1 仿真模型的建立41-44
  • 3.4.2 MPPT 控制方法有效性验证44-47
  • 3.4.3 MPPT 控制方法稳定性验证47-49
  • 3.5 本章小结49-51
  • 第四章 2KW 多支路单相光伏逆变器研究51-67
  • 4.1 光伏逆变器概述51-55
  • 4.1.1 逆变器拓扑结构51-54
  • 4.1.2 逆变器的调制方法54-55
  • 4.2 系统的设计方案55-56
  • 4.3 系统的控制策略56-60
  • 4.3.1 DC/DC 部分控制策略56-58
  • 4.3.2 DC/AC 部分控制策略58-60
  • 4.4 逆变器具体参数设计60-66
  • 4.4.1 DC/DC 变换器设计60-62
  • 4.4.2 DC/AC 变换器设计62-66
  • 4.5 本章小结66-67
  • 第五章 单相光伏逆变系统仿真分析67-79
  • 5.1 系统仿真模型的建立67-68
  • 5.2 系统驱动电路仿真68-69
  • 5.3 多支路逆变系统功率流动仿真69-71
  • 5.4 在失配发生时系统 MPPT 仿真71-74
  • 5.5 逆变器输出指标验证74-76
  • 5.6 本章小结76-79
  • 第六章 总结和展望79-81
  • 6.1 课题总结79
  • 6.2 展望79-81
  • 参考文献81-85
  • 致谢85-86
  • 研究成果及发表的学术论文86-87
  • 作者与导师简介87


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