单相光伏并网逆变器及其控制研究

【摘要】：随着化石能源的日益匮乏，电力供应的紧张，生态环境的恶化，可再生能源的利用势在必行。太阳能作为绿色新能源得到广泛应用，光伏发电成为太阳能利用的重要方式。而光伏并网逆变器又是并网光伏发电系统的关键部件，因此对其研究显得越来越重要。 本文研究了光伏并网逆变器的目的和意义，介绍国内外研究现状，给出了光伏并网的要求。研究了光伏发电系统结构和电路拓扑，比较分析各种常用变换电路的优缺点，结合本文系统中小功率的特点，采用典型的两级式非隔离结构，前级DC/DC变换器选用Boost电路，后级DC/AC变换器采用全桥电路。重点分析了光伏电池工作原理和等效模型，得出了输出特性曲线，然后讨论了常见的MPPT控制方法，针对扰动观察法出现误判现象给出一种基于功率预测的优化改进算法。 重点研究了并网控制技术，选用电流电压双闭环控制策略并用MATLAB进行了仿真。针对PI控制不能消除交流量稳态误差，给出双闭环与重复控制复合的控制策略，使光伏系统既有PI控制的快速响应特性又有重复控制优越的稳态性能，实现无静差。 【关键词】：光伏并网逆变器 两级结构 最大功率跟踪 双闭环控制 重复控制
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 课题研究的背景与意义8-9
• 1.1.1 国内外研究现状8-9
• 1.1.2 发展前景9
• 1.2 光伏并网的要求9-10
• 1.3 本文研究的主要内容10-11
• 2 光伏发电并网系统11-28
• 2.1 光伏发电系统概述11-12
• 2.2 光伏并网系统的拓扑结构12-16
• 2.3 前级 DC-DC 升压环节16-25
• 2.3.1 升压电路的选择16-20
• 2.3.2 三种升压电路的比较20
• 2.3.3 前级 Boost 电路的软开关实现20-22
• 2.3.4 前级 DC-DC 控制22-25
• 2.4 后级 DC-AC 逆变环节25-27
• 2.4.1 逆变电路拓扑的选择25-27
• 2.4.2 两种逆变电路拓扑的比较27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 光伏电池模型和最大功率跟踪的研究28-43
• 3.1 光伏电池数学建模28-31
• 3.1.1 光伏电池的工作原理28
• 3.1.2 光伏电池等效电路28-30
• 3.1.3 光伏电池输出特性30-31
• 3.2 最大功率跟踪31-35
• 3.2.1 最大功率点跟踪的原理31-32
• 3.2.2 常见的 MPPT 控制方法32-35
• 3.3 扰动观察法35-36
• 3.4 改进的扰动观察法研究36-42
• 3.4.1 扰动观察法误判分析36-37
• 3.4.2 基于功率预测的变步长扰动观察法37-38
• 3.4.3 变步长的扰动观察法38-39
• 3.4.4 仿真与分析39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 并网控制方法的研究43-57
• 4.1 光伏并网控制的目标与方式43
• 4.1.1 光伏并网的控制目标43
• 4.1.2 光伏并网控制方式43
• 4.2 光伏并网逆变器的控制技术43-47
• 4.2.1 脉宽调制控制技术的应用44-45
• 4.2.2 常用的电流型并网控制技术45-47
• 4.3 光伏并网逆变器控制策略分析47-52
• 4.3.1 电流内环控制系统设计48-50
• 4.3.2 电压和电流双闭环控制系统的设计50-51
• 4.3.3 比例积分控制技术51-52
• 4.4 重复控制理论及在并网控制中的应用52-56
• 4.4.1 重复控制理论的研究53-55
• 4.4.2 重复控制与 PI 的结合55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 实验仿真及波形分析57-59
• 6 结论59-60
• 参考文献60-62
• 攻读硕士期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63

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