太阳能光伏并网发电系统控制研究

【摘要】：随着能源的紧张和环境污染日益严重,开发利用太阳能已受到越来越多的重视。光伏发电是太阳能利用的重要形式之一。随着光伏发电的发展,光伏发电得到世界各国的高度重视。 光伏发电并网运行是提高光伏发电系统、可靠性、经济性和安全性的重要运行方式。本文对光伏并网发电系统的控制策略进行了系统研究,深入探讨了太阳能跟踪控制策略、太阳能阵列输出控制和光伏并网逆变器输出控制的理论方法和技术。 本文在分析国内外光伏发电并网控制研究成果的基础上,重点探讨了太阳能跟踪控制的模糊控制策略、太阳能阵列输出最大功率跟踪控制的模糊控制策略,详细阐述了太阳能跟踪模糊控制和太阳能阵列输出最大功率跟踪模糊控制的隶属函数、模糊推理、模糊语言、模糊规则的原理模型,并进行了MATLAB计算机仿真。 本文系统探讨了光伏并网逆变器输出控制的滑模控制方法,系统分析了滑模控制的原理过程、控制律、指数趋近律的数学模型,探索了趋近律改进方法,并进行了MATLAB计算机仿真。 本文基于DSP技术设计了光伏发电并网控制器系统,完成了光伏发电并网控制器系统硬件设计和软件开发,并进行了模拟实验。 本文通过科学分析、MATLAB计算机仿真、模拟实验,验证了所探讨的太阳能跟踪模糊控制方法、太阳能阵列输出最大功率跟踪模糊控制方法和光伏并网逆变器输出滑模控制方法的先进性、有效性和可行性,为光伏并网发电提供了高效、先进的控制策略,为研制高效、先进的光伏并网发电控制器提供了很好的理论方法。 【关键词】：光伏发电 太阳能跟踪 光伏阵列 并网逆变器 模糊控制
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外光伏发电研究现状11-14
• 1.2.1 光伏发电在国外的研究现状及发展趋势11-12
• 1.2.2 光伏发电在国内的研究现状及发展趋势12-14
• 1.3 太阳能光伏发电系统的分类14-15
• 1.4 光伏并网发电控制技术的研究现状15-21
• 1.4.1 太阳能跟踪控制的研究现状16-18
• 1.4.2 最大功率点跟踪控制的研究现状18-20
• 1.4.3 光伏并网逆变输出控制的研究现状20-21
• 1.5 本文的主要内容21-22
• 第二章 太阳能跟踪模糊控制研究22-37
• 2.1 模糊逻辑基本原理22-30
• 2.1.1 模糊数学的产生22-23
• 2.1.2 经典集合与模糊集合23
• 2.1.3 隶属函数23-25
• 2.1.4 模糊算子25-26
• 2.1.5 模糊控制26-30
• 2.2 太阳能跟踪模糊控制的原理30-36
• 2.2.1 基本思想30-31
• 2.2.2 模糊控制器的语言变量31-32
• 2.2.3 语言变量的语言值32-34
• 2.2.4 隶属函数34-35
• 2.2.5 模糊推理规则35-36
• 2.2.6 解模糊36
• 2.3 本章小结36-37
• 第三章 光伏发电最大功率点跟踪模糊控制研究37-50
• 3.1 太阳能阵列的工作特性37-41
• 3.1.1 太阳能阵列的等效电路37-38
• 3.1.2 太阳能阵列的I-V特性38-41
• 3.2 最大功率点跟踪原理(MPPT)及DC/DC变换电路41-44
• 3.2.1 跟踪原理41-42
• 3.2.2 DC/DC变换电路42-44
• 3.3 最大功率点跟踪模糊控制44-48
• 3.3.1 模糊化44-45
• 3.3.2 模糊规则推理45-47
• 3.3.3 解模糊47-48
• 3.4 最大功率点跟踪控制仿真分析48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 光伏并网逆变输出滑模控制研究50-59
• 4.1 滑模变结构基本理论50-54
• 4.1.1 滑模控制的基本问题50-52
• 4.1.2 趋近律52-53
• 4.1.3 滑模控制的基本方法53
• 4.1.4 滑模控制的抖振问题53-54
• 4.2 光伏发电并网的拓扑结构和运行建模54-55
• 4.3 并网逆变器输出滑模控制的原理55-57
• 4.4 光伏并网逆变输出仿真分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 硬件设计与实验分析59-66
• 5.1 硬件设计59-62
• 5.1.1 整体结构59-60
• 5.1.2 控制电路60-62
• 5.2 软件设计62-64
• 5.2.1 太阳能跟踪软件设计62-63
• 5.2.2 最大功率点跟踪软件设计63-64
• 5.2.3 并网逆变器输出控制软件设计64
• 5.3 太阳能跟踪实验及分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间发表论文72

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