光伏阵列及并网逆变器关键技术研究

【摘要】：光伏发电技术是新能源应用领域的重要研究课题之一,对于缓解世界范围内的能源危机和环境问题以及实现社会的可持续发展,具有重要的理论和实际意义。本文以光伏阵列和并网逆变器作为研究对象,重点针对光伏阵列的输出特性、仿真模型、优化配置、最大功率点跟踪以及并网逆变器的电流控制策略等问题进行深入的研究。 论文首先针对复杂光照环境下集中式光伏阵列输出特性的理论推导展开研究。将三种不同拓扑结构的光伏阵列作为研究对象,分别以输出电流和输出电压作为串联式光伏阵列和并联式光伏阵列输出特性理论分析的基准,推导了两种光伏阵列在复杂光照环境下的输出特性方程,建立了峰值功率点电压表达式。在此基础上,分析了集中式光伏阵列在复杂光照环境下的输出特性,并围绕峰值功率点提出了相关结论。 建立光伏阵列的仿真模型是分析其输出特性的主要途径。本文在单体光伏电池特性方程及其等效电路的基础上,采用MATLAB M文件建立了光伏组件的仿真模型,进而对串联式光伏阵列进行建模,结合集中式光伏阵列的等效电路,提出了一种基于模块化编程的光伏阵列仿真模型。仿真结果表明,该模型适用于不同拓扑结构和光照环境下光伏阵列的仿真,具有普适性。 随着光伏发电系统应用环境的复杂化,局部阴影已成为制约光伏阵列发电效率的主要问题之一。本文结合光伏阵列输出特性的理论推导及仿真模型,通过对具有相同额定功率和拓扑结构的光伏阵列在不同光照分布下的输出功率进行分析,提出了工程应用中光伏阵列选型及安装等方面的优化配置原则,提高了光伏阵列在复杂环境下的输出功率。 针对光伏组件功率输出的单峰特性,在综合考虑系统响应速度和控制精度的基础上,本文提出了一种基于改进型最优梯度法最大功率点跟踪算法,并通过仿真验证了算法的可行性。针对复杂光照环境下光伏阵列功率输出的多峰特性,提出了一种多重区间最大功率点跟踪算法,仿真结果表明,该算法提高了系统的响应速度,适用于任意光照环境下光伏阵列的最大功率点跟踪。 逆变器电流控制策略是光伏并网发电研究的关键技术之一。本文总结了预测电流控制算法的构建原则,通过对目标电流误差方程和目标输出电压方程的构建形式进行改进,提出了一种单相并网逆变器预测电流控制模型,分析了影响控制模型稳定性的关键因素,总结了控制模型对电感参数不匹配的容忍度与各模型参数之间的关系,并通过MATLAB仿真以及实验平台进行了验证,为工程应用中器件参数的选取提供了理论依据。 【关键词】：光伏阵列 逆变器 输出特性 优化配置 最大功率点跟踪 电流控制
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-13
• 1 绪论13-27
• 1.1 引言13-18
• 1.1.1 论文研究的背景及意义13-14
• 1.1.2 全球光伏产业发展概况14-16
• 1.1.3 光伏发电系统的主要研究内容16-18
• 1.2 光伏阵列相关研究现状18-22
• 1.2.1 光伏组件输出特性及MPPT算法的研究现状18-19
• 1.2.2 光伏阵列输出特性及MPPT算法的研究现状19-22
• 1.3 并网逆变器相关研究现状22-24
• 1.3.1 并网逆变器的拓扑结构及分类22-23
• 1.3.2 并网逆变器电流控制研究现状23-24
• 1.4 本文的主要研究内容24-27
• 2 光伏组件输出特性及其最大功率点跟踪研究27-45
• 2.1 引言27
• 2.2 光伏组件输出特性分析27-35
• 2.2.1 光伏组件的数学模型27-29
• 2.2.2 光伏组件的建模29-31
• 2.2.3 光伏组件模型参数对输出特性的影响31-35
• 2.3 光伏组件最大功率点跟踪控制35-40
• 2.3.1 光伏组件最大功率点跟踪的意义35-37
• 2.3.2 几种常用的最大功率点跟踪算法37-40
• 2.4 基于最优梯度法的最大功率点跟踪40-44
• 2.4.1 最优梯度法的基本原理40-41
• 2.4.2 改进型最优梯度法MPPT41-42
• 2.4.3 仿真验证42-44
• 2.5 本章小结44-45
• 3 复杂光照环境下光伏阵列的输出特性研究45-65
• 3.1 引言45-46
• 3.2 光伏阵列的分类及分析思路46-47
• 3.2.1 光伏阵列的分类46
• 3.2.2 分析思路46-47
• 3.3 串联式光伏阵列输出特性推导47-53
• 3.3.1 由两个组件构成的串联式光伏阵列47-50
• 3.3.2 由N个组件构成的串联式光伏阵列50-53
• 3.4 并联式光伏阵列输出特性推导53-58
• 3.4.1 由两个组件构成的并联式光伏阵列53-55
• 3.4.2 由N个组件构成的并联式光伏阵列55-58
• 3.5 集中式光伏阵列输出特性推导58-63
• 3.5.1 3×3集中式光伏阵列59-62
• 3.5.2 M×N集中式光伏阵列62-63
• 3.6 本章小节63-65
• 4 光伏阵列仿真模型及优化配置研究65-85
• 4.1 引言65-66
• 4.2 基于模块化编程的光伏阵列建模66-69
• 4.2.1 光伏阵列建模的基本思路66-67
• 4.2.2 光伏阵列建模的基本流程67-69
• 4.3 光伏阵列输出特性仿真分析69-77
• 4.3.1 串联式光伏阵列的仿真分析69-71
• 4.3.2 并联式光伏阵列的仿真分析71-73
• 4.3.3 集中式光伏阵列的仿真及实验73-77
• 4.4 光伏阵列的优化配置77-83
• 4.4.1 不同光照分布下光伏阵列输出功率的仿真分析77-81
• 4.4.2 不同光照分布下光伏阵列输出功率的理论分析81-82
• 4.4.3 光伏阵列的优化配置原则82-83
• 4.5 本章小结83-85
• 5 复杂光照环境下光伏阵列最大功率点跟踪研究85-95
• 5.1 引言85-86
• 5.2 改进型Fibonacci搜索法在MPPT中的应用86-88
• 5.2.1 Fibonacci搜索法的基本原理86-88
• 5.2.2 改进型Fibonacci搜索法88
• 5.3 改进型变步长扰动观测法在MPPT中的应用88-90
• 5.3.1 扰动观测法的工作原理88-89
• 5.3.2 改进型变步长扰动观测法89-90
• 5.4 基于多重区间的最大功率点跟踪算法90-94
• 5.4.1 控制流程90-92
• 5.4.2 仿真验证92-94
• 5.5 本章小结94-95
• 6 并网逆变器预测电流控制策略研究95-113
• 6.1 引言95-96
• 6.2 现有预测电流控制算法的对比分析96-100
• 6.2.1 预测电流控制的基本原理96-97
• 6.2.2 现有预测电流控制算法的构成97-98
• 6.2.3 现有预测电流控制算法稳定性分析98-100
• 6.3 改进型预测电流控制算法100-106
• 6.3.1 改进型算法的构成100-101
• 6.3.2 改进型算法的稳定性分析101-102
• 6.3.3 仿真与实验102-106
• 6.4 预测电流控制模型106-111
• 6.4.1 预测电流控制模型的构建106-107
• 6.4.2 预测电流控制模型的稳定性分析107-109
• 6.4.3 仿真验证109-111
• 6.5 本章小结111-113
• 7 结束语113-117
• 7.1 全文总结113-114
• 7.2 工作展望114-117
• 参考文献117-127
• 附录127-131
• 学位论文数据集131

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于ADALINE的有源电力滤波器预测电流控制策略(英文)    章兢;于晶荣;

滤波电感在线估计方法在预测电流控制中的应用    孙向东;任碧莹;钟彦儒;松井彦;

有源电力滤波器预测电流控制及稳定性分析    于晶荣;滕召胜;章兢;胡楷;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器    叶满园;官二勇;宋平岗;

一种基于电导增量法的MPPT实现策略    汤济泽;王丛岭;房学法;

基于改进变步长电导增量法光伏阵列MPPT研究    郭明明;沈锦飞;

三角波比较法的幅值和相位补偿原理    刘剑;谭甜源;乐健;

固定电压法结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中应用    熊远生;俞立;徐建明;

部分遮蔽光伏发电系统模糊免疫MPPT控制    刘立群;王志新;张华强;

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳电池I-V方程显式求解原理研究及应用    丁金磊

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究    陈如亮

光伏方阵失配现象研究    刘素梅

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

烤烟房光伏系统的设计与实现    钟建伟;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

ITO/Si/Al结构太阳电池pn结光电特性仿真研究    施敏;王强;孙玲;

基于电流单参量控制的MPPT系统的设计    洪岳;陈长缨;王康模;邓韡;傅倩;

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

基于MATLAB的光伏模块输出特性及MPPT的建模与仿真    王雨;胡仁杰;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

光伏并网逆变系统MPPT算法仿真与研究    刘鑫;石景波;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于线电流解耦算法的三相光伏并网系统    谭甲凡;

基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪    张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

电力谐波和间谐波参数估计算法研究    陈国志

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

中国地面太阳辐射长期变化特征及短期预报方法研究    马金玉

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制    谢玉录

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

国际可再生能源最新动态    钱伯章;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

新能源和可再生能源产业发展“十五”规划    

加快我国可再生能源发展的法律保障——《中华人民共和国可再生能源法》简介    王凤春

一种基于空间矢量PWM的死区效应补偿策略研究    张少锋;高艳霞;徐妍萍;

实物期权、二项式定价模型与融资结构——不确定性环境下初创企业融资决策探讨    李焰,刘丹

论产业生命周期理论    张会恒

太阳能光伏应用中的蓄电池研究    陈维;沈辉;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

太阳电池I-V方程显式求解原理研究及应用    丁金磊

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

独立运行光伏发电系统控制器的研究与设计    王超

基于DSP2407的光伏方阵仿真电源的设计与研究    张熙霖

单级式并网型光伏发电系统用逆变器的研究    焦在强

新型光伏发电用Buck-Boost逆变器的研究    陈溪

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

基于独立光伏组件并网逆变器（ac module）的研究    周小义

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究    陈如亮

光伏电池特性研究    张利

光伏方阵失配现象研究    刘素梅

智能光伏组件的研究与应用    李金刚

基于阻抗源的单相光伏并网系统研究    李杨;谢柱;郑连清;

全数字化控制光伏并网逆变器的设计与实现    余运江;杨波;吴建德;邓焰;

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制    戴训江;晁勤;

基于组态优化的光伏阵列最大输出功率控制    岑长岸;张淼;

并网光伏发电系统数学模型研究与分析    徐维;

光伏阵列特性仿真及其在光伏并网逆变器测试系统中的应用    王晓雷;王卫星;路进升;王国军;周笑;

基于推挽电路的光伏电池最大功率点追踪系统    闵江威;段善旭;徐鹏威;刘飞;

最大功率条件下串联太阳电池电流方程的确定    翟载腾;程晓舫;丁金磊;查珺;茆美琴;

并网光伏发电工程设计实例    林春霖;

基于同步矢量电流比例-积分控制器的光伏并网系统    周德佳;赵争鸣;袁立强;冯博;赵志强;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪    张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;

三相光伏并网发电系统的动态仿真    陶晓峰;吴红斌;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较    谢标锴;沈辉;朱薇桦;

基于MATLAB/Simulink的风/光复合发电系统的稳态建模与仿真    阮睿;井天军;杨明皓;

直流分布式发电系统能量优化控制研究    孙孝峰;廉志珍;王宝诚;李昕;王立乔;

基于ARM与GSM短信息的太阳能光伏发电数据采集系统    宗桂林;茆美芹;

太阳能光伏建筑一体化设计与施工概述    罗尧治;吴成万;周南;徐东升;林建杰;叶幸超;

过度依赖国外市场 中国光伏优势未显    实习记者 孟凡君

京仪绿能光伏并网逆变器通过国际权威认证    黄倩

太阳龟池及其利用方法(十六)    青化 编译

吕全亚：把复杂问题简单化    本报记者 孙人杰　实习生 钟天翼 黄星

云南无线电公司与Power-One公司签署光伏并网逆变器项目合作协议    记者 陈文忠

黄南首座风光互补发电系统建成投运    记者 星子

上广电与AE联合抢滩中国太阳能并网逆变器市场    杨娜

16家入围关键设备目录企业受益    本报记者 邢佰英

安徽合肥在楼顶建“光伏电站”    驻安徽记者查健 特约记者刘莉莉

山东省博物馆建大型单体太阳能屋顶    王贺

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究    李春玲

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

户用光伏建筑一体化发电系统及太阳能半导体照明技术研究    陈维

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化    冯丽娜

光伏阵列故障检测方法的研究    李兵峰

数字式光伏阵列模拟器研究    傅望

光伏阵列模拟器的设计    韩雄

太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析    唐佳能

基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究    岑长岸

基于复合信息融合技术的光伏阵列故障诊断研究    钟丹

太阳能光伏阵列模拟器的研究    师宇腾

光伏离网发电储能控制策略的研究    方梁菲