直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)前級DC/DC變換研究

【摘要】：光伏發(fā)電作為一種清潔能源已成為未來能源的發(fā)展方向，是目前國內(nèi)外學術(shù)研究的重要課題。本文以直流母線式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象，為使光伏發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行，深入分析光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的能量管理策略。隨后主要對最大功率跟蹤控制(MPPT)以及前級DC/DC變換器兩個方面進行系統(tǒng)的研究。 在最大功率跟蹤控制方面，本文分別對光伏組件在均勻光照和局部陰影情況下進行建模，并對光伏組件的輸出特性進行仿真分析。基于光伏組件在均勻光照和局部陰影下的輸出特性，分析和研究了光伏組件在兩種工作環(huán)境下的最大功率跟蹤方法。 本文提出將改進的電流饋入型半橋變換器應用到直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)光伏組件與直流母線電壓的匹配。針對傳統(tǒng)的電流饋入型半橋變換器存在的關(guān)斷電壓尖峰問題，在變換器中加入軟開關(guān)技術(shù)，分析改進的電流饋入型半橋變換器的工作特性。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，分別對傳統(tǒng)和改進的電流饋入型半橋變換器進行仿真，驗證改進電路的軟開關(guān)狀態(tài)。 將擾動觀察法和改進的電流饋入型半橋變換器相結(jié)合，搭建直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級直流變換部分仿真模型。通過對改進的電流饋入型半橋變換器在環(huán)境突變時輸出功率的仿真，驗證了其在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的可行性。對基于傳統(tǒng)和改進的電流饋入型半橋變換器的光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行對比，驗證改進的電流饋入型半橋變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的高效性。 【關(guān)鍵詞】：最大功率跟蹤 局部陰影 電流饋入型半橋變換器 軟開關(guān)
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM615;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9-11
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)需要解決的問題11-12
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容12-14
• 第二章 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)拓撲與控制14-22
• 2.1 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及性能對比14-17
• 2.1.1 串聯(lián)直流模塊式結(jié)構(gòu)15
• 2.1.2 旁路直流模塊式結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.3 并聯(lián)直流模塊式結(jié)構(gòu)16
• 2.1.4 三種結(jié)構(gòu)性能比較16-17
• 2.2 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)17-18
• 2.3 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)能量管理分析18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第三章 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤算法研究22-39
• 3.1 均勻光照下光伏組件建模及特性分析22-25
• 3.1.1 光伏組件模型22-24
• 3.1.2 光伏組件特性仿真分析24-25
• 3.2 局部陰影下光伏組件模型及仿真分析25-28
• 3.3 均勻光照下光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤算法研究28-32
• 3.3.1 恒電壓跟蹤法29
• 3.3.2 擾動觀察法29-30
• 3.3.3 電導增量法30-32
• 3.4 局部陰影下下光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤算法研究32-38
• 3.4.1 兩步法32-34
• 3.4.2 改進全局掃描法34-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)前級變換器的研究39-56
• 4.1 前級 DC/DC 變換器拓撲選擇39-40
• 4.2 電流饋入型半橋變換器(CFHB)拓撲40-46
• 4.2.1 CFHB 電路運行特性分析40-43
• 4.2.2 CFHB 電路存在的問題和解決方案43-46
• 4.3 軟開關(guān)技術(shù)46-47
• 4.4 加入軟開關(guān)技術(shù)的電流饋入型半橋變換器47-52
• 4.4.1 改進的電流饋入型半橋變換器的工作原理47-51
• 4.4.2 改進的電流饋入型半橋變換器實現(xiàn)軟開關(guān)條件51-52
• 4.5 電流饋入型半橋變換器仿真分析52-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 基于電流饋入型半橋變換器的光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真研究56-62
• 5.1 基于電流饋入型半橋變換器的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)56-58
• 5.2 含單個光伏組件的直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真研究58
• 5.3 仿真結(jié)果分析58-61
• 5.3.1 環(huán)境變化時光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真結(jié)果分析59-60
• 5.3.2 傳統(tǒng)和改進的電流饋入型半橋變換器最大功率追蹤對比研究60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻64-67
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明67-68
• 致謝68

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