双级式单相光伏并网系统的研究

【摘要】：随着全球对能源需求的不断增长,传统能源迅速消耗引发的能源危机和环境污染问题已不容忽视,可再生能源开发和利用受到了普遍重视。其中,太阳能以其资源丰富、可再生、清洁无害等优点而备受青睐。近年来,太阳能发电技术的不断进步使得光伏电站逐渐具备大规模发电的能力,而光伏并网发电将成为太阳能利用的一个重要途径。因此,对光伏并网系统的研究与设计是具有实际意义的。本文主要以单相并网系统为研究对象,从并网系统的拓扑结构、参数的选择、最大功率点跟踪以及单相并网与有源滤波相结合的控制策略等方面对光伏并网系统作了详细的分析和研究。首先,利用MATLAB/Simulink仿真软件对光伏电池板的数学模型进行仿真分析,了解太阳能电池板的输出特性,分析太阳能电池板在光照和温度变化时对输出特性的影响,为最大功率点跟踪(MPPT)提供可行性的理论基础。其次,针对小功率单相并网系统的特点,采用了体积小,成本低,易于控制的DC-DC升压电路,通过理论分析和计算,对元器件进行了参数选择。在此基础上,研究了几种常用的最大功率点跟踪方法,并通过对这些方法的对比,对传统跟踪法进行了改进,提出了双模式控制策略,提高跟踪精度及反应速度。此外,针对小功率单相并网系统的特点,采用了全桥式DC-AC逆变电路。通过理论分析和计算,对元器件进行了参数选择。在此基础上,研究了两种传统的并网逆变器控制策略,并通过这些方法的比较,作者采用预测电流控制策略对系统进行改进,并通过MATLAB/Simulink仿真,验证了该控制策略的有效性。 【关键词】：最大功率点跟踪 DC-DC变换器 并网 预测电流控制
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 光伏产业的发展现状12-13
• 1.2.2 光伏并网逆变技术的研究现状13-15
• 1.3 光伏发电系统的类型15-18
• 1.3.1 独立式光伏发电系统15-16
• 1.3.2 光伏并网发电系统16-17
• 1.3.3 混合式光伏发系统电17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-19
• 第2章 光伏阵列的模型与特性分析19-27
• 2.1 光伏阵列的概念19-21
• 2.2 光伏阵列的等效模型21-22
• 2.3 光伏阵列的输出特性分析22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 光伏DC-DC变换器的研究与设计27-45
• 3.1 光伏DC-DC变换器27-33
• 3.1.1 光伏DC-DC变换器的选型27-28
• 3.1.2 升压变换器的原理与设计28-31
• 3.1.3 光伏电池输出电容参数计算31-32
• 3.1.4 母线电容参数计算32-33
• 3.2 最大功率点跟踪控制方法的研究33-44
• 3.2.1 电导增量法33-34
• 3.2.2 扰动观察法34-35
• 3.2.3 恒定电压法35-36
• 3.2.4 变步长的电导增量法36-41
• 3.2.5 双模式控制法41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 单相并网逆变器的研究与设计45-69
• 4.1 DC/AC变换器的结构分析46-47
• 4.2 并网逆变电路参数设计47-51
• 4.2.1 滤波器参数计算47-49
• 4.2.2 系统功率器件选择49-51
• 4.3 基于滞环电流跟踪的逆变器并网控制方法51-52
• 4.3.1 基于滞环电流跟踪的逆变器并网控制原理51
• 4.3.2 基于滞环电流跟踪的逆变器并网控制仿真51-52
• 4.4 基于SPWM的PI逆变器并网控制方法52-55
• 4.4.1 基于SPWM的PI逆变器并网控制原理52-53
• 4.4.2 基于SPWM的PI逆变器并网控制仿真53-55
• 4.5 基于预测电流控制的逆变器并网控制方法55-67
• 4.5.1 预测电流控制的基本原理55-56
• 4.5.2 传统预测电流控制算法的分析56-57
• 4.5.3 传统预测电流控制算法稳定性分析57-58
• 4.5.4 改进型预测电流控制算法58-59
• 4.5.5 改进型预测电流控制算法稳定性分析59-61
• 4.5.6 仿真验证61-62
• 4.5.7 预测电流控制模型的建立62-63
• 4.5.8 预测电流控制模型稳定性分析63-65
• 4.5.9 仿真验证65-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第5章 光伏发电系统的设计与仿真69-73
• 5.1 光伏发电系统的仿真电路69
• 5.2 仿真图形分析69-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 本文主要工作内容73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79

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