光伏发电变流器及控制研究

【摘要】：随着社会经济的发展,对能源的需求越来越大,传统的化石能源面临枯竭的危机,并且在消耗过程中给环境带来了严重的污染。节约能源、保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件,作为可再生能源之一的太阳能以其取之不尽、用之不竭,清洁无污染等优点受到各国政府的重视。 太阳能电池的输出特性具有强烈的非线性,且受外界环境因素影响大,因此如何有效的利用、提高太阳能转换效率,成为太阳能利用中一个迫切需要解决的问题。光伏发电系统中光伏阵列输出的最大功率跟踪控制和并网变流器控制是光伏发电的关键技术,本文主要围绕这两项关键技术展开研究。 本文主要研究内容可归纳如下： 1.分析了独立光伏发电系统、间接并网光伏发电系统、直接并网光伏发电系统等几种常见光伏发电系统的结构；研究了太阳能电池的工作机理,建立太阳能电池的模型,并对其进行了仿真； 2.分析了恒定电压法、扰动法、导纳增量法等三种最大功率点跟踪算法的原理和特点,并对这三种常见的最大功率跟踪控制方法进行了对比研究和仿真验证； 3.分析了三相PWM脉冲整流器和空间矢量脉冲宽度调制原理；研究了50KW光伏发电系统的三相并网瞬态控制,设计了控制参数,并对系统进行了仿真。 最后,对变流器控制系统的仿真波形图进行了分析。仿真结果表明,三相电压型PWM脉冲整流器实现了高功率因数运行,整流器输出的电能符合并网要求,在电网幅值突变的情况下控制系统具有快速的动态响应性能。 【关键词】：光伏发电系统 光伏电池 最大功率跟踪算法 三相PWM脉冲整流器
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615;TM46
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究光伏发电意义10
• 1.2 相关领域发展现状及趋势10-13
• 1.2.1 我国光伏发电现状与发展趋势10-11
• 1.2.2 国外光伏发电现状与发展趋势11-13
• 1.3 光伏发电产业进一步发展需要解决的问题13
• 1.4 本文研究的主要内容13-14
• 第二章 光伏发电系统和光伏电池14-30
• 2.1 光伏发电系统的构成14-18
• 2.1.1 光伏阵列14-15
• 2.1.2 控制器15-16
• 2.1.3 逆变器16-17
• 2.1.4 光伏发电系统平衡部分17-18
• 2.2 光伏发电系统的分类18-22
• 2.2.1 独立光伏发电系统18-19
• 2.2.2 并网光伏发电系统19-22
• 2.3 光伏电池22-26
• 2.3.1 光伏电池的种类与应用22-23
• 2.3.2 光伏电池的工作原理23-25
• 2.3.3 光伏电池的电气特性25-26
• 2.3.4 光伏电池输出功率和曲线因数26
• 2.4 光伏电池MATLAB仿真模型的建立26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 光伏发电最大功率跟踪控制方法研究30-44
• 3.1 最大功率点跟踪算法的原理30-31
• 3.2 常用控制方法31-36
• 3.2.1 恒定电压控制法32-33
• 3.2.2 扰动观测控制法33-34
• 3.2.3 导纳增量控制法34-36
• 3.3 三种控制方法的对比分析36-43
• 3.3.1 恒定电压法分析36-38
• 3.3.2 扰动观测法分析38-41
• 3.3.3 导纳增量法分析41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 光伏发电系统网侧变流器研究44-67
• 4.1 三相PWM脉冲整流器44-45
• 4.2 空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)45-48
• 4.3 变流系统相关控制参数设计48-59
• 4.3.1 直流侧参数设计48-49
• 4.3.2 PWM脉冲整流器建模49-50
• 4.3.3 电压外环控制设计50-52
• 4.3.4 电流内环控制设计52-55
• 4.3.5 SVPWM生成策略55-58
• 4.3.6 交流侧滤波器设计58-59
• 4.4 光伏发电系统变流器控制仿真分析59-66
• 4.4.1 直流侧功率输出分析61-63
• 4.4.2 并网电流和电网电压相位关系63
• 4.4.3 直流母线电压分析63-64
• 4.4.4 并网电流FFT分析64-65
• 4.4.5 滤波电感对控制系统的影响65
• 4.4.6 电网电压突变时系统抗干扰性能测试65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间的研究成果73

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