基于电压自适应的光伏功率优化器研究

【摘要】：光伏功率优化器作为解决光伏阴影的一种有效方式,不但挽回了阴影导致的能量损失,而且优化了光伏系统在外界环境变化时的高响应速度和平滑过渡过程,考虑逆变器输入直流电压范围过大且需要大耐压值的输入电容,本文通过设计电压自适应控制器控制逆变器输入侧电压和光伏功率优化器的输出电压,保持了逆变器输入直流电压稳定在额定工作电压的±10%范围内。 本文以串联结构的光伏功率优化器为实际研究对象,在对光伏功率优化器的拓扑结构、电路原理、参数计算以及优化原理研究的基础上,设计了一个电压自适应控制单元,包含了MPPT控制、光伏功率优化器输出电压控制和逆变器输出电压控制,逆变器输出电压的控制采用的是变电压控制,计算出适合当前环境的一个新直流电压值,判断比较后输出一个直流参考电压,通过光伏功率优化器之间的协调和配合,最终将串联光伏功率优化器的输出直流电压稳定在额定值的±10%的范围内。 仿真验证了光伏功率优化器的不同工作模式,相比集中式MPPT系统,加入优化器的分布式MPPT系统能够挽回由于阴影导致的能量损失。通过设置不同的仿真条件,仿真了在光伏组件数量不足的情况下能够解决升压不足的问题；在不同的阴影遮挡条件下,解决了母线电压不稳定的问题,仿真结果验证了该电压自适应控制器升压和稳压的有效性。图64幅,表6个,参考文献61篇。 【关键词】：光伏阴影 光伏功率优化器 集中式MPPT 电压自适应控制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 研究背景及意义8-13
• 1.1.1 光伏发电发展概况8-10
• 1.1.2 光伏阴影问题10-11
• 1.1.3 光伏功率优化器的提出11-13
• 1.2 国内外发展及研究现状13-15
• 1.2.1 光伏功率优化器国内外发展现状13-14
• 1.2.2 光伏功率优化器关键技术研究14-15
• 1.3 主要研究内容及章节安排15-17
• 2 光伏电池与最大功率跟踪技术17-31
• 2.1 光伏电池原理及建模17-22
• 2.1.1 光伏电池原理17-19
• 2.1.2 光伏电池的工程应用模型及仿真19-21
• 2.1.3 阴影条件下光伏电池输出功率特性研究21-22
• 2.2 最大功率跟踪算法的研究22-30
• 2.2.1 MPPT常用算法23-25
• 2.2.2 扰动观察法的振荡和误判问题25-27
• 2.2.3 改进型扰动观察法27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 光伏功率优化器结构与控制31-53
• 3.1 光伏功率优化器机理分析31-41
• 3.1.1 光伏功率优化器拓扑结构选择31-34
• 3.1.2 光伏功率优化器结构与电路分析34-36
• 3.1.3 光伏功率优化器参数计算36-41
• 3.2 光伏功率优化器优化原理及性能分析41-46
• 3.2.1 光伏功率优化器优化原理41-43
• 3.2.2 逆变器输入电压对优化器的性能分析43-46
• 3.3 电压自适应控制46-51
• 3.3.1 信息共享46-48
• 3.3.2 电压分配原则48-50
• 3.3.3 直流母线电压调节50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 串联光伏功率优化器的电压自适应仿真研究53-65
• 4.1 光伏功率优化器特性仿真53-57
• 4.1.1 升降压模式仿真53-55
• 4.1.2 集中式MPPT与分布式MPPT对比仿真55-57
• 4.2 电压自适应仿真57-64
• 4.2.1 光伏组件数量不够时57-60
• 4.2.2 不同情况阴影遮挡时60-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 结论和展望65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73

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