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单相光伏并网发电系统控制方法的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 04:07:27
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单相光伏并网发电系统控制方法的研究【摘要】:为了解决传统能源的枯竭及其使用所带来的环境问题,全球都在寻找一种新的绿色可再生能源,太阳能以其资源无限性、清洁环保等特点受到越来越多的关

【摘要】:为了解决传统能源的枯竭及其使用所带来的环境问题,全球都在寻找一种新的绿色可再生能源,太阳能以其资源无限性、清洁环保等特点受到越来越多的关注,与此同时光伏并网发电系统已经成为研究的热点。本文以非隔离型单相双级式光伏并网发电系统为研究对象,对其最大功率点跟踪控制以及并网电流控制展开研究。 首先,综述了光伏并网发电系统控制策略,研究了双极式并网逆变系统的boost电路及逆变电路的结构,确定了单相全桥逆变系统主电路以及双极性SPWM调制方式,并计算了系统主电路的元件参数。 然后,建立光伏电池仿真模型,研究了光伏电池输出特性以及最大功率点跟踪控制,针对传统扰动观察法的问题,采用了一种变步长的扰动观察法,即通过判断前后时刻电流差来确定光伏电池的工作点,从而确定下一时刻的扰动步长。 其次,建立并网逆变系统数学模型并对其分析,采用电压环和电流环双环控制,电压环稳定直流母线电压,电流环实现并网电流控制,在电流环的设计中采用三角波控制方式,其中的控制器使用比例谐振控制,针对电网电压对并网电流的影响,使用电网电压前馈补偿。 最后,利用MATLAB分别对变步长的扰动观察法和并网控制方法进行仿真,验证了变步长的扰动观察法即能够实现快速跟踪又很准确,并网电流符合并网要求、直流母线电压能够稳定在参考值。 【关键词】:光伏并网发电系统 最大功率点跟踪控制 并网控制 变步长扰动观察法 比例谐振控制
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM921.5;TM615
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 1 绪论9-16
  • 1.1 课题研究的背景及意义9-10
  • 1.2 国内外光伏发电的发展现状10-11
  • 1.2.1 国外光伏发电的发展和现状10-11
  • 1.2.2 国内光伏发电的发展和现状11
  • 1.3 光伏并网发电系统概述11-15
  • 1.3.1 光伏并网发电系统分类12-14
  • 1.3.2 光伏并网发电系统的控制策略14-15
  • 1.4 论文主要研究的内容15-16
  • 2 双级式并网逆变系统主电路研究16-28
  • 2.1 系统主电路拓扑结构的研究16-17
  • 2.2 Boost 电路分析17-19
  • 2.2.1 Boost 电路的基本原理17-18
  • 2.2.2 Boost 电路的工作模式18-19
  • 2.3 光伏并网逆变电路的研究19-23
  • 2.3.1 光伏并网逆变器的分析19-21
  • 2.3.2 SPWM 控制技术21-23
  • 2.3.3 单相全桥逆变电路的工作原理23
  • 2.4 主电路参数设计23-27
  • 2.4.1 Boost 电路的参数设计23-24
  • 2.4.2 直流母线电容设计24-26
  • 2.4.3 滤波器的参数设计26-27
  • 2.5 本章小结27-28
  • 3 光伏电池输出特性及 MPPT 算法的研究28-40
  • 3.1 光伏电池的工作原理及建模28-29
  • 3.2 光伏电池输出特性分析29-31
  • 3.3 最大功率点跟踪原理31
  • 3.4 几种常用的最大功率点跟踪算法31-34
  • 3.4.1 固定电压法31-32
  • 3.4.2 扰动观察法32-33
  • 3.4.3 电导增量法33-34
  • 3.5 变步长扰动观察法的研究34-39
  • 3.6 本章小结39-40
  • 4 单相光伏并网逆变器控制方法的研究40-50
  • 4.1 光伏并网逆变器的控制目标40-41
  • 4.2 逆变系统控制方案的设计41-42
  • 4.3 单相光伏并网逆变电路的数学模型42-44
  • 4.4 并网逆变器常用的控制方法44-45
  • 4.5 并网电流控制器的研究45-48
  • 4.5.1 PR 控制器的分析46-48
  • 4.5.2 基于 PR 控制器的电流环控制48
  • 4.6 本章小结48-50
  • 5 系统仿真分析50-58
  • 5.1 变步长扰动观察法的仿真分析50-53
  • 5.2 并网控制方法的仿真分析53-54
  • 5.3 光伏并网发电系统的仿真分析54-58
  • 6 结论58-59
  • 参考文献59-61
  • 攻读硕士期间发表学术论文情况61-62
  • 致谢62


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