单相光伏并网发电MPPT算法和逆变控制策略的研究

【摘要】：随着当今社会能源的短缺和对环境保护的重视，清洁的可再生能源成为各国研究的热点。太阳能具有清洁、安全、可再生等优点越来越受到重视。光伏并网发电是充分利用太阳能的一种有效方式，但存在着光能利用率不高和系统不稳定的缺点。因此，通过合适的最大功率点跟踪算法和逆变控制策略来提高系统对光能的利用率和系统自身的稳定性，这些成了当今光伏并网发电研究的重点内容之一。 本文以单相光伏并网发电为研究对象，重点研究了阴影条件下的光伏电池最大功率点跟踪算法和直流母线过电压控制策略。本文的主要内容如下： 首先，阐述了光伏并网发电的关键技术和现有并网技术存在的问题。比较了不同的光伏并网发电的拓扑结构及其优缺点，进而确定了本系统主电路模型。 其次，对主电路的各个部分的工作原理进行了分析，并通过计算确定了相关器件的工作参数。分析了光伏电池的工作原理和输出特性以及最大功率点跟踪的基本原理。在此基础上，研究了阴影条件下的光伏电池的输出特性和最大功率点跟踪算法，在PSIM中建立了仿真模型，通过仿真验证了算法的有效性。 最后，针对光照过强时直流母线过电压问题，结合LCL滤波器高频滤波效果好的优点，研究了直流母线保护环、电网电流环和电容电流环的三环控制策略，并设计了控制系统的相关参数，使得直流母线电压控制在正常范围，同时提高入网电流品质。对控制策略建立仿真模型，并验证了控制策略的合理性。 【关键词】：光伏并网 阴影 MPPT 逆变控制策略 LCL
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题来源及研究背景7-8
• 1.2 光伏并网发电研究现状8-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 第二章 光伏并网发电系统11-17
• 2.1 光伏发电原理11-12
• 2.2 光伏发电系统概述12-15
• 2.2.1 光伏发电系统类型与组成12-13
• 2.2.2 并网型逆变器类型13-14
• 2.2.3 滤波电路类型14-15
• 2.3 主电路及控制电路结构15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 光伏并网发电系统主电路及参数设计17-25
• 3.1 主电路及技术指标17-18
• 3.1.1 系统主电路结构17
• 3.1.2 系统技术指标17-18
• 3.2 升压电路参数18-20
• 3.2.1 升压电路工作原理18-19
• 3.2.2 升压电路设计19-20
• 3.3 直流母线电容设计20-22
• 3.4 滤波电路设计22-24
• 3.5 本章小结24-25
• 第四章 局部阴影下最大功率点跟踪算法25-41
• 4.1 光伏电池伏安特性与最大功率点25-32
• 4.1.1 光伏电池的等效模型和输出特性25-29
• 4.1.2 局部阴影的危害及其光伏电池特性29-31
• 4.1.3 最大功率点跟踪基本原理31-32
• 4.2 几种最大功率点跟踪算法研究32-35
• 4.3 阴影情况下的最大功率点跟踪算法35-40
• 4.3.1 基本原理35-37
• 4.3.2 算法流程37-38
• 4.3.3 仿真与验证38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 光伏并网发电系统直流母线过电压控制策略41-52
• 5.1 控制系统概述41-43
• 5.1.1 逆变控制技术41-42
• 5.1.2 直流母线过电压的产生及控制策略42-43
• 5.1.3 控制系统结构43
• 5.2 三环控制策略43-48
• 5.2.1 有源滤波算法44-46
• 5.2.2 电网电流环46-47
• 5.2.3 直流母线环47-48
• 5.2.4 前馈设计48
• 5.3 控制系统参数48-49
• 5.4 仿真与分析49-51
• 5.4.1 入网电压电流验证50
• 5.4.2 直流母线过电压验证50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-53
• 6.1 本文工作总结52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-56
• 个人简历 在读期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

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