光伏发电系统最大功率跟踪控制及并网策略的研究

【摘要】：随着地球能源紧缺和环境污染的日益严重,可再生能源越来越受到世界各国的广泛重视。其中,太阳能因其资源丰富、清洁无污染等优点而倍受青睐。光伏并网发电是未来太阳能应用的发展趋势,光伏并网技术已成为太阳能领域的研究热点。近年来,随着研究的不断深入,光伏发电逐步打破传统发电模式的限制,具备进行大规模推广的价值。在此背景下,本文设计了一套1kW的光伏并网发电系统,并对其进行了较为深入的研究分析和实验仿真。 首先,分析了太阳能光伏电池的工作原理及在不同光照强度和电池结温下的输出特性,在对比分析几种常用的最大功率跟踪方法的基础上,提出了一种改进的最大功率跟踪控制策略,即恒压法(CVT) +变步长增加电导法(IncCond)。 其次,阐述了光伏并网发电系统的工作原理和逆变器主回路的拓扑结构,提出了采用无变压器隔离的两级式拓扑结构,分析了前级BOOST电路和后级全桥逆变电路的工作过程,并在此基础上对系统电路参数进行了全面设计。 接着,分析了目前几种比较常用的并网控制策略,在分析比较的基础上提出了本文所采用的并网技术,即基于电网电压前馈和无差拍的复合控制策略。同时,为了保证逆变器输出电流和电网电压同频同相,本文设计的系统将通过锁相环来进行同步控制。 最后,在上述分析研究的基础上,在MATLAB/SIMUlink环境下建立了光伏电池最大功率跟踪控制和系统逆变并网控制的仿真模型。实验结果表明,本文提出的改进的MPPT控制策略具有良好的跟踪效果,较传统的控制方法有明显的优势。同时,本文采用的复合控制策略能有效实现逆变输出电流并入电网,且电流谐波叫小,功率因素高。 【关键词】：光伏发电系统 最大功率跟踪 逆变器 复合控制 SIMUlink
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景8-11
• 1.1.1 全球能源危机及环境问题8-9
• 1.1.2 太阳能光伏发电的优点9-11
• 1.2 光伏发电技术的研究现状与发展趋势11-15
• 1.2.1 光伏发电系统简介11-12
• 1.2.2 国外光伏发电的现状与发展12-13
• 1.2.3 国内光伏发电的现状与发展13-15
• 1.3 课题研究目的和主要工作15-17
• 第二章 光伏电池特性及最大功率跟踪控制方法17-28
• 2.1 太阳能光伏电池的工作原理17-18
• 2.2 太阳能光伏电池的数学模型及输出特性18-20
• 2.2.1 光伏电池的数学模型18-19
• 2.2.2 光伏电池的输出特性19-20
• 2.3 目前常用的最大功率跟踪控制方法20-25
• 2.4 本文采用的最大功率跟踪控制策略25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 单相光伏并网逆变器的总体架构28-38
• 3.1 光伏并网逆变器的分类28
• 3.2 光伏并网逆变器的拓扑结构28-32
• 3.2.1 单级式逆变器28-30
• 3.2.2 多级式逆变器30-32
• 3.3 光伏并网逆变器的电路设计与分析32-37
• 3.3.1 前级BOOST升压电路32-34
• 3.3.2 后级全桥逆变电路34-35
• 3.3.3 电路参数设计35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 光伏并网逆变技术的控制策略38-46
• 4.1 常用的光伏并网控制策略38-40
• 4.2 基于电网电压前馈的无差拍复合控制策略40-44
• 4.3 逆变并网同步锁相控制44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 光伏并网发电系统实验结果与分析46-52
• 5.1 MATLAB/SIMUlink46
• 5.2 实验仿真分析46-51
• 5.2.1 MPPT控制实验仿真分析47-48
• 5.2.2 逆变并网控制实验仿真分析48-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 本文工作总结52
• 6.2 后续工作展望52-54
• 参考文献54-57
• 研究生期间发表论文57-58
• 致谢58

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