基于模糊控制光伏并网发电系统的研究

【摘要】：在寻求高效低碳新能源的当今社会，太阳能以环保清洁、资源分布广泛、资源可再生等优点凸显。人类运用太阳能进行光伏发电，来减轻全球各个国家的能源重担，所以光伏发电应用越来越广泛，光伏发电系统在全球也越来越普及。 光伏发电系统有离网系统和并网光伏发电系统之分。在并网发电系统中，其逆变技术、最大功率点跟踪技术是近年来人们研究的热点。通过这些关键技术的运用，能量使用的效率才会大大提升。本文是在理论研究的基础上对5kW单相光伏并网发电系统进行分析，结合已研究的内容和方法，比较多种最大功率点跟踪控制技术，实现光伏并网发电系统的研究，并在最大功率跟踪控制技术上重点研究。 本课题主要分为几个方面： （1）首先对国内外的研究现状进行总结，分析出其应用方法的优缺点，然后确定本次研究的主要方法。比较单级式与多级式光伏并网发电系统方法，两级式因前后两级控制解耦，优点突出，所以确定本次研究选用两级式单相光伏并网发电系统。 （2）其次将前级DC/DC电路和后级DC/AC电路分开研究，这样就减小了系统各部分的控制难度。前级选用双Boost升压电路，这种电路相对于单Boost电路来说，减小电流纹波，增加系统稳定性。后级选用单相全桥逆变电路，并且选用的控制策略是电压外环、电流内环的控制方法，并设计锁相环来实时同步并网电流和电网电压同相位，达到单位功率因数，实现并网。 （3）另外，比较多种最大功率跟踪控制方法，根据其不同的优缺点，最后选用模糊控制方法来实现最大功率跟踪。通过对模糊论域、隶属度函数计算，制定处模糊规则，设计出模糊控制器。 （4）最后运用MATLAB/Simulink对系统进行仿真分析与研究，对光伏电池模型、前级DC/DC电路模型、逆变器模型、MPPT模型仿真，并得出仿真结果，通过仿真结果的分析，验证整个系统设计方案的可行性，并对整个研究进行总结，作出进一步研究的设想。 【关键词】：单相光伏并网发电系统 双Boost电路 逆变电路 最大功率跟踪控制
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TP273.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 光伏发电的发展概况及研究现状9-10
• 1.3 光伏发电系统简介10-14
• 1.4 本课题主要的研究内容14-15
• 2 光伏并网发电系统总体设计15-27
• 2.1 系统总体研究方案15-17
• 2.2 系统各部分研究17-27
• 2.2.1 光伏电池阵列17-21
• 2.2.2 DC/DC 电路21-25
• 2.2.3 并网逆变器25-27
• 3 光伏并网逆变器控制策略27-36
• 3.1 光伏并网逆变器原理27
• 3.2 并网逆变器常用控制方法27-30
• 3.3 电流环设计30-32
• 3.4 电压环设计32-35
• 3.5 锁相环设计35-36
• 4 光伏发电系统最大功率跟踪控制36-46
• 4.1 最大功率点跟踪技术的基本原理36-37
• 4.2 几种最大功率点跟踪方法的比较37-46
• 4.2.1 扰动观察法37-40
• 4.2.2 定电压跟踪法40-41
• 4.2.3 电导增量法41-42
• 4.2.4 模糊控制法42-46
• 5 光伏并网发电系统的硬、软件设计46-60
• 5.1 主电路参数设计及选型46-49
• 5.1.1 双 Boost 电路参数设计及选型46-47
• 5.1.2 逆变器参数设计及选型47-49
• 5.2 控制电路设计49-58
• 5.2.1 采样检测电路50-53
• 5.2.2 驱动电路53-54
• 5.2.3 电源电路54-56
• 5.2.4 保护电路56
• 5.2.5 通信电路56-58
• 5.3 系统软件设计58-60
• 6 光伏并网发电系统仿真与结果60-67
• 6.1 光伏电池模型及仿真60-61
• 6.2 DC/DC 电路仿真61-63
• 6.3 MPPT 仿真63-65
• 6.4 DC/AC 电路仿真65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 在学研究成果73-74
• 致谢74

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