复合储能型光伏并网发电系统变流控制研究

【摘要】：日益增长的能源需求、日渐萎缩的传统化石能源以及环境问题成为可再生能源发展的强大推动力,光伏发电作为可再生能源的主要发展趋势之一,已经成为各国竞相研究的热点。本文研究光伏电池模型、最大功率点追踪技术、并网逆变控制技术以及复合储能技术等光伏发电系统的相关问题。首先,本文建立光伏电池模型,获得光伏电池在不同光照和温度下准确的P-V和P-I特性曲线。分析各种环境变量对光伏发电的影响以及最大功率点追踪算法,提出一种变步长PO法。该方法基于P-V特性曲线斜率与最大功率点之间的关系,曲线斜率越靠近最大功率点,其绝对值越小,在最大功率点处其值为零。把曲线斜率的数值作为扰动电压大小的数值,避免了以固定步长扰动时越过最大功率点而在其附近振荡的现象,仿真证明该方法是正确有效的。其次,本文采用全桥逆变器,将逆变器的输出电流与指令电流比较,偏差值经PI调节后经三角波调制形成功率开关管的PWM驱动信号。由于该方法的电流跟踪特性与PI参数有关,所以本文还进行PI参数整定。仿真证明基于三角波比较方式的电流跟踪控制方法能够实时追踪电网电压,实现逆变并网功能。最后,本文分析光伏并网系统输出功率波动对电网的影响以及储能系统在系统中的重要作用,并且构建一种复合储能型光伏并网发电系统。该系统的储能设备由超级电容器和蓄电池构成,经Bi-DC/DC变换器并联在直流母线上。超级电容器具有响应速度快,功率密度高,充放电次数高等特点,可以弥补蓄电池充放电速度较慢,功率密度不够高的缺点。根据储能系统的特点,提出一种平滑光伏并网发电系统输出功率波动的控制策略,实现系统并网功率、高低频波动分量的平滑控制。仿真结果表明该控制策略能够有效平抑系统输出功率波动、同时降低并网电流的谐波含量。 【关键词】：光伏发电系统 最大功率点追踪 复合储能 功率波动 平滑控制
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-27
• 1.1 本课题研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-26
• 1.2.1 光伏发电系统分类10-14
• 1.2.2 光伏并网逆变器及控制策略14-16
• 1.2.3 MPPT技术16-21
• 1.2.4 储能技术21-26
• 1.3 本文主要工作26-27
• 2 光伏电池模型及MPPT技术27-48
• 2.1 光伏电池模型与工作特性27-38
• 2.1.1 光伏电池等效电路27-28
• 2.1.2 光伏电池数学模型28-34
• 2.1.3 光伏电池性能影响因素34-38
• 2.2 光伏电池功率输出优化38-47
• 2.2.1 Boost变换器电路分析38-41
• 2.2.2 Boost电路参数设计41-42
• 2.2.3 基于改进扰动观察法的MPPT算法42-45
• 2.2.4 改进MPPT算法仿真与分析45-47
• 2.3 本章小结47-48
• 3 光伏并网逆变控制48-54
• 3.1 逆变器并网控制模式和方法48-51
• 3.1.1 并网工作模式选择48-49
• 3.1.2 基于三角波比较方式的电流跟踪控制法49-50
• 3.1.3 PI参数整定50-51
• 3.2 逆变器并网控制仿真51-53
• 3.3 本章小结53-54
• 4 光伏并网发电功率波动平滑控制54-67
• 4.1 光伏并网对电力系统影响54-55
• 4.2 储能系统在光伏并网中的作用与介质特性55-61
• 4.2.1 VRLA电池模型56-57
• 4.2.2 VRLA电池充放电特性57-59
• 4.2.3 超级电容器模型59-60
• 4.2.4 超级电容器充放电特性60-61
• 4.3 复合储能型光伏并网系统及其控制61-64
• 4.3.1 复合储能型光伏并网系统结构61
• 4.3.2 储能系统控制61-64
• 4.4 系统仿真及分析64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 结论67-68
• 参考文献68-71
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果71-72
• 致谢72

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