分布式光伏直流电源及并网输电控制研究

【摘要】：在绿色再生能源得到广泛应用的今天,太阳能因其独特的优势而得到青睐。但光伏电池的输出特性受外界环境因素影响大,为了有效利用太阳能,需要对光伏发电系统加以有效的控制。本文首先介绍了课题的研究背景和意义,分析了国内外发展现状,阐述了分布式光伏直流电源的最大功率点跟踪策略以及本文的主要研究内容。首先,本文对光伏发电系统的太阳能电池模型进行了分析和研究,包括太阳能电池的基本原理、工作特性和输出特性等方面。然后,本文针对微电网中逆变器的控制方式,分析了PQ控制、V/f控制、Droop控制等理论;同时对电压型三相逆变器数学模型的建立进行了研究,并通过坐标变换进行了解耦控制分析和研究。此外对光伏发电系统出现的孤岛效应等问题,给出了孤岛检测的方法,包括主动检测方法和被动检测方法,从而能够较快的解决逆变器控制过程中遇到的问题。最后,本文对光伏电池的电气特性进行了分析,同时对常用的最大功率点跟踪(MPPT)方法进行了研究,重点分析了基于模糊逻辑控制方法。针对模糊控制策略的MPPT控制方法,分析并设计了MPPT模糊控制器,并给出了控制器设计的过程,建立了MATLAB仿真模型,提出了相应的控制策略,并进行了仿真实验验证。仿真结果表明控制策略都是可行的。 【关键词】：分布式光伏直流电源 光伏系统 并网逆变器 孤岛检测 逆变器 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 分布式光伏直流电源的最大功率点跟踪策略10-11
• 1.4 分布式光伏直流电源并网输电控制策略11-12
• 1.5 本文的预期目标12-13
• 1.6 本文的主要的工作内容13-14
• 第2章 太阳电池模型14-20
• 2.1 太阳能电池的基本原理14-15
• 2.2 太阳能电池的工作特性15-17
• 2.3 太阳能电池的输出特性17-18
• 2.4 本章小结18-20
• 第3章 光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)技术20-32
• 3.1 光伏电池的电气特性20
• 3.2 MPPT实现方法的原理及特点20-30
• 3.2.1 恒定电压控制法20-21
• 3.2.2 电导增量法21-23
• 3.2.3 扰动观察法23-25
• 3.2.4 开路电压法25-26
• 3.2.5 最优梯度法26-27
• 3.2.6 三点重心比较法27-29
• 3.2.7 基于模糊逻辑控制法29-30
• 3.3 本章小结30-32
• 第4章 逆变器的控制方法及孤岛检测32-46
• 4.1 三相光伏并网逆变器的介绍32
• 4.2 微电网中逆变器的控制方式简介32-34
• 4.2.1 逆变器的恒功率控制方法（PQ控制）32-33
• 4.2.2 逆变器的恒压恒频控制方法（V/f控制）33-34
• 4.2.3 逆变器的下垂控制方法（Droop控制）34
• 4.3 微电网中逆变器相关分析34-38
• 4.3.1 三相静止(a-b-c)坐标系下的逆变器数学模型35-36
• 4.3.2 两相旋转(d-q)坐标系下的逆变器数学模型36-38
• 4.4 孤岛效应的产生及发生机理38-45
• 4.4.1 被动检测方法40-42
• 4.4.2 主动检测方法42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 基于模糊策略的MPPT控制研究46-62
• 5.1 模糊控制理论概况46
• 5.2 MPPT模糊控制器设计46-53
• 5.2.1 模糊控制基本原理46-49
• 5.2.2 MPPT模糊控制系统分析49-50
• 5.2.3 模糊控制器设计50-53
• 5.3 基于模糊策略的MPPT控制仿真研究与模拟实验53-57
• 5.3.1 光伏发电系统MPPT仿真模型53
• 5.3.2 仿真分析53-57
• 5.4 孤岛检测的仿真分析57-60
• 5.5 本章小结60-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 个人简历70

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