单相光伏发电系统并网控制策略的研究

【摘要】：由于能源消耗速度的不断加快,环境污染的日益加剧使人们不得不致力于清洁的可再生能源的开发和利用,太阳能作为一种安全清洁的可再生能源,具有重要的研究意义和广泛的应用前景,因此本文主要从两方面对光伏并网控制技术进行详细研究,一方面针对最大功率跟踪问题,另一方面针对并网控制问题。论文首先通过分析单相光伏并网逆变器的不同拓扑结构,选择两级式结构作为本论文的研究对象,通过对光伏电池工作原理的分析,建立了光伏电池的数学模型,阐述了常用最大功率点跟踪方法,并采用了扰动观察法实现光伏阵列的最大功率点跟踪。其次,根据单相并网逆变器的电路结构,得出单相并网逆变器的数学模型,通过同步旋转坐标系中三相并网逆变器的控制方法推导出在同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制方法,并通过二阶广义积分法构造与电网电压、并网电流正交的虚拟电压、电流分量来形成αβ坐标系下的虚拟两相系统,进而采用电网电压定向的矢量控制方法,并在此基础上对其制定了电流内环、电压外环的PI控制策略。最后,分析了并网逆变器的SPWM脉冲宽度调制技术和同步锁相环的控制方法,保证并网电流和电网电压的严格同频、同相,最终实现了对整个单相光伏并网发电系统的控制,对其进行仿真后其结果验证了控制方法的可行性。 【关键词】：太阳能 光伏并网 最大功率跟踪 矢量控制 PI控制
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.1.1 国外光伏发电技术应用概况9-10
• 1.1.2 国内光伏发电技术应用概况10-11
• 1.2 光伏并网系统的主要研究问题11-13
• 1.2.1 光伏并网系统的最大功率点跟踪12
• 1.2.2 光伏并网系统控制策略12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 2 光伏发电系统并网方式选择15-21
• 2.1 调度需求与并网方式15-16
• 2.2 逆变器结构与并网方式16-19
• 2.2.1 隔离型光伏并网发电系统16-18
• 2.2.2 非隔离型光伏并网发电系统18-19
• 2.3 单相光伏并网发电系统并网方式选择19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 前级DC/DC的最大功率跟踪策略21-36
• 3.1 光伏电池的电流特性21-23
• 3.1.1 单体光伏电池的工作原理21-22
• 3.1.2 单体光伏电池的数学模型22-23
• 3.2 太阳能光伏电池的功率输出特性23-25
• 3.3 光伏并网发电系统的MPPT原理及方法25-28
• 3.4 DC/DC变换器实现MPPT控制28-35
• 3.4.1 MPPT控制原理的电路实现28-29
• 3.4.2 前级DC/DC控制电路的模型29-31
• 3.4.3 基于BOOST电路的MPPT控制方法的仿真31-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 后级DC/AC并网策略36-55
• 4.1 光伏并网逆变器的工作原理36-37
• 4.2 光伏并网逆变电路的结构37-38
• 4.3 系统并网控制方案的选择38
• 4.4 单相并网变换器的电网电压定向矢量控制38-47
• 4.4.1 同步旋转坐标系中三相并网逆变器的控制38-40
• 4.4.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制40-44
• 4.4.3 电流内外环控制系统的设计44-47
• 4.5 并网逆变器的SPWM控制技术47-51
• 4.5.1 SPWM的基本工作原理47-50
• 4.5.2 单相逆变器SPWM单极性控制下的仿真结果50-51
• 4.6 基于单相光伏并网发电系统的锁相环设计51-54
• 4.6.1 锁相环的基本理论51-52
• 4.6.2 基于坐标变换的锁相环的研究52-54
• 4.7 本章小结54-55
• 5 系统的仿真分析55-61
• 5.1 系统的仿真与结果分析55-60
• 5.2 本章小结60-61
• 6 结论61-62
• 参考文献62-64
• 致谢64

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