联网型光伏并网及监控系统研究

【摘要】：近年来在各国经济发展社会能源资源和环境保护压力的背景下,作为一种重要的可再生清洁能源之一太阳能光伏发电越来越得到重视,并将在低碳经济时代得到进一步发展。但由于目前太阳能光伏发电仍然属于能量密度低、稳定差,调节能力差的能源,发电量受天气、地域影响比较大,光伏系统发电并网后,对电网的安全性、稳定性、经济运行及电网的供电质量都造成一定影响。光伏并网技术相对太阳能应用来说,目前的发展还处在初期阶段。随着全球经济的飞速发展,能源的需求增加,不可再生资源的耗尽速度也在加快,未来光伏并网发电势必将成为可行的电力供应者,在需要的时间和地点支撑电网或单机模式的电力供应。光伏发电受太阳辐射强度、电池组件温度、天气云层和一些随机的因素的影响比较明显,具有波动性和间歇性,其发电量和输出功率随机性较大,接入电网后对电网的安全和管理可能带来一系列的问题。为了电网调度部门更好的统筹安排常规电源和光伏所发电能,及时调整整个电网调度计划,光伏发电电站需要能够对所发光电的的输出功率进行科学的预测。因此光伏发电系统如何提高系统的发电效率和整个系统的工作稳定性成为了必须解决的主要问题。本论文综合分析已有各种并网光伏发电系统特点,结合国内具体情况,采取模块化、层次化、集成开发的方法,主要解决联网型光伏并网及监控系统研究,重点研究如何提高系统的发电效率以及整个系统的工作稳定性;分别对光伏阵列、通过MPPT技术控制跟踪太阳能电池最大功率、对光伏并网发电逆变器控制以及整个光伏发电系统的模型进行分析,在研究光伏并网控制策略、光伏发电的拓扑结构基础上进行联网型光伏并网站点电路设计和光伏并网发电远程监控设计,并在实验室条件下进行主要电路设计,对所设计的电路进行测试,指标达到系统效率84.9%,MPPT跟踪性能指标达到输入电压相对偏差绝对值0.7%,欠压保护动作电压保持在25.02V,过流保护动作电流1.50V,频率跟踪相对误差0.08%,相对跟踪误差2.1。论文中在光伏发电逆变器的拓扑结构、逆变器的损耗等方面进行了重点研究,给出了全桥逆变器的控制策略,创新点是对MPPT的控制策略给出了闭环控制算法,最后对光伏发电系统孤岛控制技术研究进行展望。 【关键词】：太阳能 MPPT 最大功率 联网 并网控制策略 逆变器 远程监控
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-11
• 1.3 主要研究内容11-13
• 第2章 光伏并网控制策略研究13-25
• 2.1 光伏发电系统容量设计13-19
• 2.1.1 光伏系统容量设计原则14
• 2.1.2 独立光伏系统的设计14-19
• 2.1.3 并网光伏系统容量设计19
• 2.2 光伏发电并网发电效率提高19-22
• 2.2.1 MPPT的控制原理20-21
• 2.2.2 MPPT的控制方法与参数计算21-22
• 2.2.3 提高效率的方法22
• 2.3 光伏并网发电对电网的影响22-25
• 第3章 光伏发电的拓扑结构25-31
• 3.1 光伏并网发电的拓扑结构25-26
• 3.2 单相逆变器拓扑结构26
• 3.3 三相逆变器拓扑结构26-27
• 3.4 带高频环节逆变拓扑结构27-28
• 3.5 逆变器的组合结构28-29
• 3.6 并网逆变器的控制29-30
• 3.7 逆变器损耗来源分析30-31
• 第4章 联网型光伏并网站点电路设计31-37
• 4.1 光伏并网站点总体设计31
• 4.2 逆变拓扑结构及控制31-32
• 4.3 逆变器控制策略32-33
• 4.4 MPPT控制策略33-36
• 4.5 欠压、过流保护及自动恢复策略36-37
• 第5章 光伏并网发电远程监控设计37-45
• 5.1 光伏并网远程监控设计37-39
• 5.1.1 监控信息分类37-38
• 5.1.2 监控信息采集原则38-39
• 5.2 无线远程监控通信设计39-41
• 5.2.1 无线通信方式39-40
• 5.2.2 无线远动通信功能40-41
• 5.3 监控系统设计41-43
• 5.3.1 系统构成41
• 5.3.2 设计性能指标41-42
• 5.3.3 电源要求42
• 5.3.4 交流模拟量42
• 5.3.5 直流模拟量42-43
• 5.3.6 状态量43
• 5.4 系统软件设计43-45
• 第6章 实验及测试系统45-55
• 6.1 实验电路设计45-48
• 6.1.1 全桥逆变电路45-46
• 6.1.2 逆变控制电路46
• 6.1.3 电压/电流信号调理电路46-48
• 6.2 测试及分析48-55
• 6.2.1 测试数据48-53
• 6.2.2 测试分析53-55
• 第7章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 作者简介61-63
• 致谢63

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