单相光伏并网发电系统研究

【摘要】：近年来，为了解决人类面临的能源和环境问题，可再生能源的开发成为研究的热点。太阳能以其自身特有的优势，越来越受到人们的关注，并有望成为未来人类主要的能源来源。随着电力电子技术的不断发展，建立大规模的光伏并网发电系统将会是太阳能利用的主要方式。基于此背景，本文对光伏并网发电系统的一些核心问题进行了研究。 对单相光伏并网发电系统的几种不同结构进行了比较，确定了单相光伏并网系统的拓扑结构。 光伏电池是太阳能转换为化学能的载体，是整个并网系统的核心，而其由于功率小，通常要通过串并联的方式组成光伏组件和光伏阵列进行使用。从光伏电池的等效模型出发，建立其数学模型，进而导出光伏组件和光伏阵列的数学模型。利用Matlab/Simulink建立光伏阵列模型，仿真分析了光照强度的改变、温度的改变和局部阴影对其输出特性的影响。 分析比较了几种常规的最大功率跟踪（MPPT）方法，针对局部阴影条件下光伏阵列输出的多峰性，对传统的电导增量法进行改进，以确保对最大功率点的准确跟踪。并对改进的算法进行仿真，达到良好的效果。 通过并网电流控制方式的分析和比较，确定了基于双极性SPWM调制的双环控制策略，由内环至外环进行了详细的分析研究和PI控制器的参数设定。并对整个单相光伏并网系统进行仿真，以确定双环控制策略的正确性。 【关键词】：光伏发电 局部阴影 最大功率跟踪 Boost变换器 双环控制
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题8
• 1.1.2 太阳能光伏发电的优势8-9
• 1.2 光伏产业的现状和发展趋势9-12
• 1.2.1 国外光伏产业的发展9-10
• 1.2.2 国内光伏产业的发展10-12
• 1.3 光伏发电系统的分类及关键技术12-14
• 1.3.1 光伏发电系统的分类12-13
• 1.3.2 光伏并网发电系统涉及的关键技术13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第二章 光伏并网发电系统拓扑分析16-29
• 2.1 光伏并网发电系统结构分析16-18
• 2.1.1 隔离型光伏并网发电系统16-17
• 2.1.2 非隔离型光伏并网发电系统17-18
• 2.2 双级型非隔离光伏系统拓扑结构18-22
• 2.2.1 DC/DC 变换器18-20
• 2.2.2 DC/AC 逆变器20
• 2.2.3 滤波电路20-22
• 2.3 系统参数设计22-28
• 2.3.1 Boost 变换器参数设计23-25
• 2.3.2 直流母线电容参数设计25-26
• 2.3.3 滤波电路参数设计26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 最大功率点跟踪技术29-50
• 3.1 光伏组件数学模型及输出特性分析29-33
• 3.1.1 光伏组件数学模型29-32
• 3.1.2 光伏组件输出特性分析32-33
• 3.2 光伏阵列数学模型及输出特性分析33-37
• 3.2.1 光伏阵列数学模型33-35
• 3.2.2 光伏阵列输出特性分析35-37
• 3.3 最大功率点跟踪（MPPT）算法研究37-41
• 3.3.1 MPPT 基本原理37-38
• 3.3.2 常用 MPPT 算法分析及比较研究38-41
• 3.4 考虑阴影的电导增量法41-43
• 3.5 仿真分析43-49
• 3.5.1 光照强度改变时系统仿真44-46
• 3.5.2 温度改变时系统仿真46-48
• 3.5.3 局部阴影时系统仿真48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 光伏并网控制策略研究50-63
• 4.1 光伏并网逆变器控制原理50-51
• 4.2 并网控制策略51-53
• 4.2.1 常用的电流控制方式51-52
• 4.2.2 逆变器 SPWM 调制方式分析52-53
• 4.3 双环控制策略53-58
• 4.3.1 并网电流内环54-56
• 4.3.2 直流母线电压外环56-58
• 4.4 仿真分析58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-68
• 附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文68-69
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目69-70
• 致谢70

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