直流母线式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

【摘要】：光伏发电作为一种清洁能源已成为未来能源的发展方向，是目前国内外学术研究的重要课题。本文以直流母线式光伏并网发电系统作为研究对象，为使光伏发电系统协调稳定运行，深入分析光伏并网发电系统的能量管理策略。随后主要对最大功率跟踪控制(MPPT)以及前级DC/DC变换器两个方面进行系统的研究。 在最大功率跟踪控制方面，本文分别对光伏组件在均匀光照和局部阴影情况下进行建模，并对光伏组件的输出特性进行仿真分析。基于光伏组件在均匀光照和局部阴影下的输出特性，分析和研究了光伏组件在两种工作环境下的最大功率跟踪方法。 本文提出将改进的电流馈入型半桥变换器应用到直流母线式光伏发电系统中，从而实现光伏组件与直流母线电压的匹配。针对传统的电流馈入型半桥变换器存在的关断电压尖峰问题，在变换器中加入软开关技术，分析改进的电流馈入型半桥变换器的工作特性。在MATLAB/Simulink仿真环境下，分别对传统和改进的电流馈入型半桥变换器进行仿真，验证改进电路的软开关状态。 将扰动观察法和改进的电流馈入型半桥变换器相结合，搭建直流母线式光伏发电系统的前级直流变换部分仿真模型。通过对改进的电流馈入型半桥变换器在环境突变时输出功率的仿真，验证了其在光伏发电系统中的可行性。对基于传统和改进的电流馈入型半桥变换器的光伏发电系统的输出功率进行对比，验证改进的电流馈入型半桥变换器在光伏发电系统中的高效性。 【关键词】：最大功率跟踪 局部阴影 电流馈入型半桥变换器 软开关
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 光伏并网发电系统结构9-11
• 1.3 光伏发电系统需要解决的问题11-12
• 1.4 论文主要研究内容12-14
• 第二章 直流母线式光伏发电系统拓扑与控制14-22
• 2.1 直流母线式光伏发电系统结构及性能对比14-17
• 2.1.1 串联直流模块式结构15
• 2.1.2 旁路直流模块式结构15-16
• 2.1.3 并联直流模块式结构16
• 2.1.4 三种结构性能比较16-17
• 2.2 直流母线式光伏发电系统整体结构17-18
• 2.3 直流母线式光伏发电系统能量管理分析18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 直流母线式光伏发电系统最大功率跟踪算法研究22-39
• 3.1 均匀光照下光伏组件建模及特性分析22-25
• 3.1.1 光伏组件模型22-24
• 3.1.2 光伏组件特性仿真分析24-25
• 3.2 局部阴影下光伏组件模型及仿真分析25-28
• 3.3 均匀光照下光伏发电系统最大功率跟踪算法研究28-32
• 3.3.1 恒电压跟踪法29
• 3.3.2 扰动观察法29-30
• 3.3.3 电导增量法30-32
• 3.4 局部阴影下下光伏发电系统最大功率跟踪算法研究32-38
• 3.4.1 两步法32-34
• 3.4.2 改进全局扫描法34-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 直流母线式光伏发电系统前级变换器的研究39-56
• 4.1 前级 DC/DC 变换器拓扑选择39-40
• 4.2 电流馈入型半桥变换器(CFHB)拓扑40-46
• 4.2.1 CFHB 电路运行特性分析40-43
• 4.2.2 CFHB 电路存在的问题和解决方案43-46
• 4.3 软开关技术46-47
• 4.4 加入软开关技术的电流馈入型半桥变换器47-52
• 4.4.1 改进的电流馈入型半桥变换器的工作原理47-51
• 4.4.2 改进的电流馈入型半桥变换器实现软开关条件51-52
• 4.5 电流馈入型半桥变换器仿真分析52-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 基于电流馈入型半桥变换器的光伏发电系统仿真研究56-62
• 5.1 基于电流馈入型半桥变换器的光伏发电系统结构56-58
• 5.2 含单个光伏组件的直流母线式光伏发电系统仿真研究58
• 5.3 仿真结果分析58-61
• 5.3.1 环境变化时光伏发电系统仿真结果分析59-60
• 5.3.2 传统和改进的电流馈入型半桥变换器最大功率追踪对比研究60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 发表论文和参加科研情况说明67-68
• 致谢68

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