单相光伏并网发电系统的仿真研究

【摘要】：太阳能是现今自然界中最为理想的能源，它在分布上基本上无地域限制，可毫无顾虑的自由利用，是一种取之不尽，用之不竭的能源，也是人类最终可以依赖的能源。太阳能光伏发电具有许多从所周知的优点，如无噪声、无污染、使用方便、能量随处可得，无需消耗燃料，故障率低，维护方便，并且可以实现无人值守，光伏电站建设周期短，可以适情况建设随意大小的规模，更可以方便地与用电建筑相结合等，这些优点都是常规发电和其他可再生能源发电方式所不及的。 在光伏发电系统中，整个系统的优化设计十分重要，它是降低系统成本，提高系统可靠性和系统效率的保证。由于光伏系统控制策略在不断进步，在这种情况下，要想缩短光伏发电系统的设计和开发周期，同时确保其性能优良和可靠，节约成本，就要充分重视相关的计算机仿真和辅助设计技术，首先应该选择仿真平台软件，它是实现仿真和辅助设计的基础。本文选用PSIM作为整个光伏发电系统的仿真软件。 对光伏电池物理特性进行分析，建立其数学模型，并在PSIM中建立可反应光照强度与环境温度的仿真模型，通过分析仿真结果证明其可靠性。光伏发电系统主电路采用两级式无变压器方式。为了能有效的利用有限的太阳能，最大功率点跟踪（MPPT）是控制功能的重中之重，本文在对原有的扰动观察法、电导增量法进行仿真分析的基础上，计设了一种三点比较式的变步长扰动观察法，在PSIM中进行仿真，通过控制BOOST电路中IGBT的占空比来实现MPPT的控制，仿真结果的表明该算法确实比原有的算法有了明显的改进。在并网逆变器控制策略上，采用基于锁相环的电流滞环控制方法，仿真结果表示并网电流能很好地与电网电压实现同频同相，实现输出功率因数为1。 【关键词】：光伏并网 PSIM仿真 最大功率点跟踪 电流滞环控制
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 课题的研究背景及意义7-8
• 1.2 太阳能光伏发电现状与发展前景8-13
• 1.2.1 世界光伏发电的现状与发展目标9-10
• 1.2.2 中国太阳能光伏发电的发展现状和前景10-13
• 1.3 光伏发电系统的类型13-14
• 1.3.1 独立光伏发电系统13
• 1.3.2 并网光伏发电系统13-14
• 1.3.3 互补型光伏发电系统14
• 1.4 并网光伏发电系统简介14-16
• 1.4.1 并网光伏系统的主电路结构14-15
• 1.4.2 并网光伏系统的功能分类15-16
• 1.5 本文研究的主要内容16-18
• 第二章 光伏电池的仿真研究18-29
• 2.1 光伏电池原理18-20
• 2.2 光伏电池基本特性20-23
• 2.2.1 等效模型20-23
• 2.2.2 伏安特性参数23
• 2.3 光伏电池的仿真模型23-29
• 第三章 光伏发电系统的 MPPT 研究29-47
• 3.1 MPPT 基本原理29-30
• 3.2 光伏电池最大功率点跟踪方法30-34
• 3.2.1 恒定电压法30-31
• 3.2.2 扰动观察法31-32
• 3.2.3 电导增量法32-33
• 3.2.4 其它 MPPT 方法33-34
• 3.3 最大功率点跟踪（MPPT）的仿真研究34-47
• 3.3.1 MPPT 仿真模型34-37
• 3.3.2 扰动观察法的仿真37-39
• 3.3.3 电导增量法的仿真39-41
• 3.3.4 新型扰动观察法41-47
• 第四章 光伏并网控制方法的仿真研究47-62
• 4.1 DC/AC 变换技术47-49
• 4.2 光伏并网逆变器的控制策略49-53
• 4.2.1 滞环比较方式50-52
• 4.2.2 三角波比较方式52
• 4.2.3 定时比较控制方式52-53
• 4.3 滤波器的选用53-55
• 4.4 并网逆变器输出滤波器的仿真比较55-60
• 4.4.1 仿真模型55-56
• 4.4.2 仿真结果56-60
• 4.5 系统的仿真60-62
• 第五章 单相光伏并网系统主电路参数设计62-69
• 5.1 Boost 电路参数计算62-65
• 5.1.1 原理分析62-63
• 5.1.2 电感 L 的选择63-64
• 5.1.3 电容 C 的选择64-65
• 5.1.4 开关管与二级管的选择65
• 5.2 DC-AC 逆变电路主要参数设计65-69
• 5.2.1 LCL 滤波器的参数选择65-67
• 5.2.2 功率开关管的选取67-69
• 第六章 总结与展望69-70
• 6.1 全文总结69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 个人简历 在读期间发表的学术论文73-74
• 致谢74

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