分布式光伏发电系统的效率优化方案研究

【摘要】：由于能源危机的加重和环境问题的日益恶化,分布式光伏发电系统的研究得到越来越多的重视,然而光伏发电系统存在效率低和成本高的问题,制约了光伏产业的发展。本文的研究旨在提高分布式光伏系统的发电效率,推动光伏产业的发展。 本文对阴影遮挡时光伏阵列的输出特性及其对发电效率的影响进行了深入研究分析,针对传统的扰动观察法存在在最大功率点附近振荡和光照突变时会发生误判的问题,提出了一种基于过采样技术的分区变步长的单峰值MPPT算法,该算法不仅能有效解决扰动观察法存在的跟踪精度和速度的矛盾问题,还可以解决光照突变时存在的误判问题。 针对现有的多峰值MPPT算法存在的追踪速度慢的问题,提出了改进的等功率曲线全局扫测法,该算法根据光伏阵列功率峰值点电压之间关系,在等功率曲线全局扫测法的基础上,引入了电压跳跃的思想,该算法可以更快地追踪到全局最大点。 在提高变流器效率方面,研究了采用SiC器件提高变流器的效率的可能性,对比分析了SiC器件、Si器件的损耗及开关性能,并对SiC器件、Si器件进行了性价比分析。 通过这些方面的研究,在以下三个方面取得了一定突破： (1)提出了一种基于过采样技术的分区变步长的MPPT算法,解决了传统扰动观察法的振荡和误判问题。 (2)提出了一种改进的等功率曲线全局扫测法,改善了等功率曲线全局扫测法存在的追踪速度慢的问题。 (3)研究了SiC器件在提高变流器效率中应用,对比分析了SiC器件与Si器件的效率特性和两种器件的性价比,找出了器件效率最优及性价比最优的实验方案。 【关键词】：光伏系统 发电效率 单峰MPPT 多峰MPPT SiC
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-18
• 1.1 选题的背景及意义10-11
• 1.2 影响光伏发电系统效率因素分析11-15
• 1.2.1 光伏阵列的转换效率12-14
• 1.2.2 变流器的变换效率14-15
• 1.3 本课题研究的主要内容15-18
• 2 光伏阵列的输出特性研究18-34
• 2.1 光伏组件建模与仿真18-22
• 2.2 光伏阵列输出特性分析22-32
• 2.2.1 阴影遮挡对光伏阵列输出特性的影响22-29
• 2.2.2 光伏阵列线路阻抗不匹配对光伏阵列输出特性的影响29-32
• 2.3 本章小结32-34
• 3 最大功率追踪算法的研究34-60
• 3.1 单峰值MPPT算法研究34-49
• 3.1.1 单峰值MPPT算法分析34-37
• 3.1.2 基于过采样技术的分区变步长的MPPT算法分析37-42
• 3.1.3 仿真验证42-49
• 3.2 多峰值MPPT算法研究49-58
• 3.2.1 功率多峰的解决方案分析49-51
• 3.2.2 改进的等功率曲线全局扫测法分析51-55
• 3.2.3 仿真验证55-58
• 3.3 本章小结58-60
• 4 提高变流器效率的方法研究60-80
• 4.1 变流器拓扑结构分析60-63
• 4.1.1 变流器的拓扑结构60-62
• 4.1.2 DC-DC变流器分析62-63
• 4.2 影响BOOST电路效率的因素分析63-69
• 4.2.1 Boost电路工作原理分析63-64
• 4.2.2 Boost电路中的损耗分析64-67
• 4.2.3 Cool-MOSFET和SiC材料的半导体特性分析67-69
• 4.3 BOOST电路参数设计69-74
• 4.3.1 电感的设计69-72
• 4.3.2 开关管的设计72-73
• 4.3.3 续流二极管的选择73-74
• 4.3.4 输入、输出电容的设计74
• 4.4 BOOST电路损耗计算74-78
• 4.4.1 开关管的损耗计算74-76
• 4.4.2 二极管损耗计算76-77
• 4.4.3 电感损耗计算77-78
• 4.5 本章小结78-80
• 5 BOOST电路效率实验验证80-94
• 5.1 实验方案和硬件电路实现80-82
• 5.1.1 实验方案简述80
• 5.1.2 Boost电路硬件实现80-82
• 5.2 实验结果及分析82-91
• 5.2.1 SiC开关管与Si开关管对比分析82-86
• 5.2.2 SiC二极管与Si二极管对比分析86-89
• 5.2.3 Boost电路性能分析89-91
• 5.3 本章小结91-94
• 6 结论94-96
• 参考文献96-100
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果100-104
• 学位论文数据集104

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