光伏发电系统中混沌现象的研究

【摘要】：人类社会生活和文化生活是在有能源的前提下进行的,能源的利用程度的高低在很大的程度上决定了人类的生活水平。由于化石能源有可能枯竭的趋势不可避免,因此可再生能源的开发和利用已经迫在眉睫。考虑到能源利用中的环境因素和开发潜力,光伏发电技术日益受到重视和关注,然而光伏发电系统的稳定性运行是影响系统的关键因素,分岔和混沌现象包含在系统稳定性分析中,目前,文献对系统混沌现象研究较少。本文在光伏系统模型的基础上,分析了系统中可能产生混沌现象的环节。本文的主要研究内容及结论如下： (1)电压反馈控制的Buck变换器,利用仿真软件Matlab/Simulink,运用拉氏变换的方法建立系统仿真模型。选取不同的电路参数,该模型可通过时域图与相图对Buck变换器中的非线性现象进行分析。通过Matlab/Simulink仿真,能够看到当系统参数满足一定条件时,系统会出现混沌现象,从V-I相图中也可以观察到系统由稳定到混沌的变化过程。 (2)本文将离散系统进行差分化处理的思想运用到分析光伏发电系统中单相桥式逆变电路的分析过程中,并且建立了单相桥式逆变电路的数学模型,分析单相桥式逆变电路的非线性现象时应用了混沌理论,通过对系统分岔图与李雅普诺夫指数图进行比较,揭示了单相桥式逆变电路的由倍周期分岔过渡到边界碰撞分岔再到混沌状态的过程。仿真分析结果表明：当控制参数在很小的范围内变化时,单相桥式逆变电路会在电路拓扑结构的改变的过程中出现一些非线性现象。 本文最终的结论是,系统参数满足一定条件时,光伏系统的直流斩波变换器和逆变器可能发生分岔和混沌等一系列非线性现象。 【关键词】：光伏发电系统 混沌 李雅普诺夫指数 单相桥式逆变电路
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 本课题研究背景与意义9-11
• 1.1.1 课题背景9
• 1.1.2 研究意义9-11
• 1.2 光伏发电系统中的混沌振荡现象的研究现状11-12
• 1.2.1 光伏发电系统中的混沌现象的研究11-12
• 1.2.2 直流斩波变换器的分岔与混沌现象的研究12
• 1.2.3 逆变器的分岔与混沌现象的研究12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 第二章 微分动力系统与混沌理论14-21
• 2.1 微分动力学中的基本概念14-16
• 2.1.1 微分动力系统14
• 2.1.2 向量场14-15
• 2.1.3 平衡点与稳定性15
• 2.1.4 结构稳定性15-16
• 2.2 混沌理论16-20
• 2.2.1 吸引子的分类16
• 2.2.2 研究混沌的方法16-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 光伏发电系统21-37
• 3.1 光伏系统的基本结构21-28
• 3.1.1 光伏电池板21-23
• 3.1.2 光伏系统中的直流斩波变换器及其控制方法23-28
• 3.2 Buck变换器中的混沌现象28-32
• 3.2.1 Buck变换器工作原理及建模28-31
• 3.2.2 Matlab/Simulink下的仿真模型31-32
• 3.3 仿真结果分析32-36
• 3.3.1 输入电压变化时的仿真结果32-35
• 3.3.2 电容变化时的仿真结果35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 光伏发电系统逆变器中的混沌现象37-46
• 4.1 光伏并网逆变器的分类37-39
• 4.1.1 隔离型光伏并网逆变器37-38
• 4.1.2 非隔离型光伏并网逆变器38-39
• 4.2 逆变器的原理及电流控制离散模型39-41
• 4.3 电流控制的逆变器稳定性分析41-42
• 4.4 仿真结果分析42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 总结与展望46-47
• 参考文献47-51
• 发表论文和科研情况说明51-52
• 致谢52-53
• 附录一：Logistic映射程序53-55
• 附录二：单相桥式逆变电路Lyapunov程序55

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