光伏发电最大功率点跟踪及并网运行

【摘要】： 近年来,随着能源的短缺和环境污染的加重,可再生能源的开发利用成为一个研究热点,光伏并网发电作为太阳能的一种开发利用方式得到了广泛关注。为了能够使光伏阵列以最大功率输出,并将输出的电能以高质量的正弦波送入电网,减少对电网的污染,就需要光伏并网逆变器对光伏阵列的工作点进行调整,并进行电能变换输入电网。 本文以光伏并网逆变器为研究对象,首先分析了常用的最大功率点跟踪算法—固定电压法、扰动观察法、电导增量法的工作原理及其各自的特点;对电导增量法进行了改进,消除了算法中存在的除法运算,提高了程序的运行效率;针对跟踪步长影响跟踪速度和跟踪精度的问题,提出了一种新的最大功率点跟踪算法—扰动逼近法,通过变步长的方式快速且精确的跟踪最大功率点,算法简单,容易实现。 本文对光伏并网逆变器的工作原理与控制方式进行了分析,对比了两级式与单级式光伏并网逆变器的优缺点,分析了单级式光伏并网逆变器存在的“直流母线电容电压崩溃”问题的原因,增加了直流母线电容电压环,实现对直流母线电容电压的稳定控制;研究了并网关键技术如SPWM、PID、PLL等数字化实现方法。 最后本文对上述分析进行了仿真研究,并设计了一台光伏并网逆变器原理样机进行了实验验证。仿真和实验结果表明,采用扰动逼近法的光伏并网逆变器能够快速精确的实现最大功率点跟踪,并能够将电能以高质量的正弦波输入电网,谐波含量少,功率因数高。 【关键词】：光伏发电 并网逆变器 最大功率点跟踪 变步长 数字控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 光伏发电的背景12-13
• 1.2 光伏发电的现状13-15
• 1.2.1 国外光伏发电的现状13-14
• 1.2.2 国内光伏发电的现状14-15
• 1.3 光伏发电系统概述15-16
• 1.3.1 光伏发电系统的分类15-16
• 1.3.2 光伏发电系统的研究方向16
• 1.4 本文研究的意义和内容16-18
• 第二章 光伏发电系统的最大功率点跟踪18-33
• 2.1 光伏阵列的工作特性18-20
• 2.1.1 光伏阵列的等效电路模型18-19
• 2.1.2 光照强度和温度对光伏阵列输出特性的影响19-20
• 2.2 常用的最大功率点跟踪方法20-27
• 2.2.1 固定电压法20-21
• 2.2.2 扰动观察法21-23
• 2.2.3 电导增量法23-27
• 2.3 改进的最大功率点跟踪算法27-32
• 2.3.1 扰动逼近法原理27-29
• 2.3.2 扰动观察法与扰动逼近法的比较29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 光伏并网逆变器的研究33-49
• 3.1 光伏并网逆变器的工作原理与控制33-35
• 3.1.1 光伏并网逆变器的工作原理33-34
• 3.1.2 光伏并网逆变器的控制34-35
• 3.2 两级式与单级式光伏并网逆变器35-38
• 3.2.1 两级式光伏并网逆变器35-36
• 3.2.2 单级式光伏并网逆变器36-38
• 3.3 单级式光伏并网逆变器的小信号分析38-41
• 3.3.1 电流内环38-39
• 3.3.2 电压外环39-40
• 3.3.3 PI 参数设计40-41
• 3.4 并网关键技术的数字化实现41-48
• 3.4.1 数字正弦脉宽调制41-44
• 3.4.2 数字 PID44-46
• 3.4.3 数字锁相环46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 光伏并网逆变器的设计49-58
• 4.1 光伏并网逆变器的硬件设计49-55
• 4.1.1 光伏并网逆变器的主电路设计49-52
• 4.1.2 光伏并网逆变器的控制电路设计52-55
• 4.2 光伏并网逆变器的软件设计55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 仿真与实验研究58-65
• 5.1 光伏并网逆变器的仿真58-62
• 5.2 光伏并网逆变器的实验62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结束语65-66
• 6.1 本文工作总结65
• 6.2 下一步工作65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表论文71

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