光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及并網(wǎng)控制策略研究

【摘要】：目前，全球化石能源正逐漸的消耗殆盡，尋找新能源已經(jīng)刻不容緩。與此同時，使用傳統(tǒng)化石燃料造成的生化危機(jī)和環(huán)境污染也已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的生產(chǎn)和生活，新能源應(yīng)用正成為全球的熱點(diǎn)。太陽能以其清潔環(huán)?？稍偕膬?yōu)勢贏得人們的青睞，隨著太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)發(fā)電中越來越廣泛的應(yīng)用，光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模及并網(wǎng)控制技術(shù)成為新的研究熱點(diǎn)。 本文分別從系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、最大功率點(diǎn)跟蹤控制、并網(wǎng)控制策略及功率平抑控制四個方面展開研究工作。首先在傳統(tǒng)的工程用數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過基本電路原理的分析，建立光伏發(fā)電系統(tǒng)在局部遮光條件下的分段函數(shù)模型并用Matlab語言實(shí)現(xiàn)，得到輸出電流呈階梯形、功率呈現(xiàn)多峰的特性。 其次，通過對多種常用的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的分析，本文提出一種新型滑模變結(jié)構(gòu)控制方案。在Boost變換器的基礎(chǔ)上，通過反饋信號對變換器開關(guān)的控制來跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)。在Matlab/simulink平臺中搭建模型進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，使用滑模控制方法設(shè)計的控制器能夠有效地改善最大功率點(diǎn)的跟蹤速度和穩(wěn)定性，削弱穩(wěn)態(tài)抖振并有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。 同時，根據(jù)其他環(huán)節(jié)的參數(shù)在并網(wǎng)時選擇電壓外環(huán)控制和電流內(nèi)環(huán)控制的雙閉環(huán)控制策略，并且引入d-q坐標(biāo)變換簡化了相位計算；應(yīng)用鎖相環(huán)原理設(shè)計控制器使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流與公共電網(wǎng)電壓同頻同相；分別對電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，計算出相應(yīng)參數(shù)。 最后，將新型儲能元件應(yīng)用到可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。通過并入超級電容器，在綜合控制系統(tǒng)的作用下，控制能量在電網(wǎng)和超級電容間的流動，從而可以平抑當(dāng)電網(wǎng)電壓過高或過低時的功率波動。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 滑模變結(jié)構(gòu)控制 雙閉環(huán)控制 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究的背景及意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)10
• 1.3 國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概況12
• 1.4.2 最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)12-13
• 1.4.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法13
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容13-14
• 第二章 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型14-20
• 2.1 均勻光照下光伏電池數(shù)學(xué)模型及仿真分析14-17
• 2.1.1 均勻光照下光伏電池的數(shù)學(xué)模型[17-19]14-16
• 2.1.2 MATLAB 環(huán)境下的仿真分析16-17
• 2.2 局部遮光條件下光伏電池數(shù)學(xué)模型及仿真分析17-19
• 2.2.1 局部遮光條件下光伏電池數(shù)學(xué)模型的建立17-18
• 2.2.2 MATLAB 環(huán)境下的仿真分析18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng) MPPT 控制方法的研究20-30
• 3.1 常用的 MPPT 跟蹤控制方法20-23
• 3.1.1 恒定電壓法20-21
• 3.1.2 擾動觀測法21-22
• 3.1.3 電導(dǎo)增量法22-23
• 3.2 MPPT 控制方法23-24
• 3.3 滑?？刂品椒?/span>24-27
• 3.3.1 Boost 升壓電路24-25
• 3.3.2 基于 Boost 電路的滑?？刂品椒?/span>25-27
• 3.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計27
• 3.4 滑?？刂频南到y(tǒng)仿真及結(jié)果分析27-29
• 3.4.1 系統(tǒng)仿真模型及參數(shù)設(shè)置27-28
• 3.4.2 仿真結(jié)果分析28-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)方法及模型30-41
• 4.1 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)30
• 4.2 并網(wǎng)逆變器的分類30-31
• 4.3 并網(wǎng)電流、電壓控制策略31-38
• 4.3.1 輸出電流控制方法31-32
• 4.3.2 雙閉環(huán)控制技術(shù)32-38
• 4.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真分析38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第五章 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)功率平抑控制41-49
• 5.1 超級電容器41-42
• 5.2 超級電容器充放電電路分析42-46
• 5.2.1 雙向 DC/DC 變換器的工作原理42-44
• 5.2.2 雙向 DC/DC 變換器的數(shù)學(xué)模型[49-52]44-46
• 5.3 超級電容器提高并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的控制策略[53,54]46-47
• 5.4 基于超級電容器進(jìn)行功率平抑的仿真分析47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 第六章 總結(jié)與展望49-51
• 6.1 工作總結(jié)49
• 6.2 后期展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 發(fā)表論文和科研情況說明54-55
• 致謝55-56

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