光伏并网发电系统研究

【摘要】： 随着社会经济的不断发展,全球正面临能源枯竭的困境。作为新兴的绿色能源,光伏发电已经成为当今能源的一个重要补充,同时也具备成为未来主要能源之一的潜力。本课题主要研究了光伏并网发电系统,对光伏并网系统的拓扑结构、控制策略、相关参数的确定、最大功率点跟踪、馈网电流的控制以及孤岛保护等方面做了相关的研究和设计。 论文设计了光伏并网两级式系统的总统方案,采用了拓扑结构简单的DC-DC电路Boost变换器来实现前级MPPT;后级采用全桥逆变实现逆变并网。 论文分析了包括常压法、扰动观察法、电导增量法等最大功率跟踪算法。通过MatLab仿真分析对比电导增量法和变步长的电导增量法。 论文设计了基于DSP的跟踪电网电压的锁相环,以控制输出电流与电网电压保持同频率同相位。为减小逆变输出电流THD,采用PI控制与重复控制结合的控制策略控制馈网电流,实验结果证明该控制策略能有效改善输出馈网电能质量。 最后本文设计了基于正反馈的自适应频率漂移法用于孤岛的主动检测。由于孤岛检测涉及用电设备及维护人员的安全,孤岛保护必须做到高可靠性。论文验证被动法失效的原理,并通过实验证明被动法的缺陷。在被动法的基础上,本文增加了带正反馈的自适应频率漂移的主动检测环节,实验结果显示,该方法在电网出现故障时,检测速度更快,具有很小的检测盲区,能够迅速切断电网与光伏发电系统的连接。 文章最后对所做研究的结论进行了概括,并提出后续有待于进一步研究的方向。 【关键词】：光伏并网 最大功率追踪 逆变 孤岛检测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 光伏技术的背景和意义8-9
• 1.1.1 再生能源应用的紧迫性8
• 1.1.2 太阳能应用的可行性8-9
• 1.2 光伏技术研究现状9-12
• 1.2.1 国外光伏技术应用现状9-11
• 1.2.2 国内光伏技术应用现状11-12
• 1.3 光伏并网发电系统结构12-14
• 1.3.1 独立式光伏发电系统13
• 1.3.2 并网式光伏发电系统13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 光伏系统总体结构与原理16-26
• 2.1 光伏电池特性分析16-18
• 2.1.1 光伏电池原理16
• 2.1.2 光伏电池等效电路16-18
• 2.2 并网前级DC/DC变换器研究18-22
• 2.2.1 Boost 电路的工作原理19-21
• 2.2.2 Boost 电路的参数设计21-22
• 2.3 并网后级DC/AC变换器研究22-25
• 2.3.1 单相全桥逆变电路22-24
• 2.3.2 规则采样法24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 光伏阵列最大功率跟踪算法研究26-33
• 3.1 MPPT 算法研究26-29
• 3.1.1 常压法26-27
• 3.1.2 扰动观察法27-28
• 3.1.3 电导增量法28-29
• 3.2 变步长电导增量法29-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 并网逆变器控制设计33-43
• 4.1 并网控制方法与策略33-36
• 4.2 基于DSP的锁相环36-38
• 4.3 重复PI控制算法38-39
• 4.4 逆变输出试验结果及其分析39-41
• 4.5 本章小结41-43
• 第5章 光伏并网系统孤岛检测研究43-52
• 5.1 孤岛的定义及其危害43
• 5.2 常用孤岛检测方法43-49
• 5.2.1 被动检测方法44-46
• 5.2.2 主动检测方法46-49
• 5.3 带正反馈的自适应频率漂移法49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

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