太陽能光伏發(fā)電逆變控制器研究

【摘要】：光伏發(fā)電是替代化石能源的一種最理想的方式，但較高的光伏發(fā)電成本成為制約其推廣應(yīng)用的主要因素。光伏發(fā)電逆變控制器是將光伏電池輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的裝置，在能量轉(zhuǎn)換和利用的過程中也產(chǎn)生了大量的能量損耗，增加了發(fā)電成本。因此，研究高效率光伏發(fā)電逆變控制器的拓?fù)浼翱刂品椒ň哂兄匾睦碚撘饬x和應(yīng)用價(jià)值。 本文通過對光伏電池工程化數(shù)學(xué)模型的建模及仿真，研究了光伏電池的電能輸出特性；分析了基于功率電壓斜率（dP/dV）曲線的變步長MPPT方法的工作原理和控制效果受光照強(qiáng)度影響的缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)型變步長MPPT方法，設(shè)計(jì)了3種不同步長的變步長控制策略，給出了變步長判斷參數(shù)的確定方法；分析了光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及調(diào)制方法，采用了兩級型多支路并聯(lián)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了2KW單相光伏逆變器的具體控制方法及電路參數(shù)；在MATLAB/Simulink中建立了2KW單相光伏逆變系統(tǒng)的仿真模型，分析了逆變器的電能利用率及輸出電壓的控制效果。 仿真結(jié)果表明：改進(jìn)型變步長MPPT方法的控制效果基本不受光伏電池光照強(qiáng)度的影響，三種步長的控制策略加快了光伏電池的MPPT速度，提升了穩(wěn)態(tài)輸出功率；兩級型多支路并聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏逆變器，可以避免并聯(lián)光伏電池組件間失配引起的功率損失，最大化利用了光伏電池輸出電能，雙閉環(huán)控制的逆變器輸出電壓穩(wěn)態(tài)誤差小，動態(tài)響應(yīng)快，這種逆變器結(jié)構(gòu)及控制方法為光伏發(fā)電與城市建筑一體化應(yīng)用提供了一個(gè)新的思路。 【關(guān)鍵詞】：單相光伏逆變器 光伏電池建模 最大功率點(diǎn)跟蹤 多支路并聯(lián) MATLAB/Simulink
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究的目的及意義15-16
• 1.2 光伏發(fā)電現(xiàn)狀16-17
• 1.2.1 國際光伏發(fā)電現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述17-19
• 1.4 MPPT 技術(shù)的研究現(xiàn)狀19
• 1.5 課題研究內(nèi)容和主要工作19-21
• 第二章 太陽能電池特性研究21-29
• 2.1 光伏電池的數(shù)學(xué)建模21-24
• 2.1.1 工作原理21
• 2.1.2 等效電路21-22
• 2.1.3 數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.2 光伏電池的特性分析24-27
• 2.2.1 Matlab 仿真建模24
• 2.2.2 外界環(huán)境變化時(shí)光伏電池輸出特性24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第三章 新型變步長 MPPT 控制方法研究29-51
• 3.1 MPPT 原理研究29-32
• 3.1.1 MPPT 原理29-30
• 3.1.2 基于 Boost 拓?fù)涞?MPPT 原理30-32
• 3.2 常見的兩種 MPPT 控制技術(shù)32-35
• 3.2.1 擾動觀察法32-33
• 3.2.2 電導(dǎo)增量法33-35
• 3.3 新型變步長 MPPT 方法35-41
• 3.3.1 基于 dP/dV 的變步長方法分析35-38
• 3.3.2 新型變步長 MPPT 方法原理38-39
• 3.3.3 新型變步長 MPPT 方法控制策略39-41
• 3.4 MPPT 的仿真研究41-49
• 3.4.1 仿真模型的建立41-44
• 3.4.2 MPPT 控制方法有效性驗(yàn)證44-47
• 3.4.3 MPPT 控制方法穩(wěn)定性驗(yàn)證47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第四章 2KW 多支路單相光伏逆變器研究51-67
• 4.1 光伏逆變器概述51-55
• 4.1.1 逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)51-54
• 4.1.2 逆變器的調(diào)制方法54-55
• 4.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案55-56
• 4.3 系統(tǒng)的控制策略56-60
• 4.3.1 DC/DC 部分控制策略56-58
• 4.3.2 DC/AC 部分控制策略58-60
• 4.4 逆變器具體參數(shù)設(shè)計(jì)60-66
• 4.4.1 DC/DC 變換器設(shè)計(jì)60-62
• 4.4.2 DC/AC 變換器設(shè)計(jì)62-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 單相光伏逆變系統(tǒng)仿真分析67-79
• 5.1 系統(tǒng)仿真模型的建立67-68
• 5.2 系統(tǒng)驅(qū)動電路仿真68-69
• 5.3 多支路逆變系統(tǒng)功率流動仿真69-71
• 5.4 在失配發(fā)生時(shí)系統(tǒng) MPPT 仿真71-74
• 5.5 逆變器輸出指標(biāo)驗(yàn)證74-76
• 5.6 本章小結(jié)76-79
• 第六章 總結(jié)和展望79-81
• 6.1 課題總結(jié)79
• 6.2 展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-87
• 作者與導(dǎo)師簡介87

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