單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法的研究

【摘要】：為了解決傳統(tǒng)能源的枯竭及其使用所帶來的環(huán)境問題，全球都在尋找一種新的綠色可再生能源，太陽能以其資源無限性、清潔環(huán)保等特點受到越來越多的關注，與此同時光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為研究的熱點。本文以非隔離型單相雙級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，對其最大功率點跟蹤控制以及并網(wǎng)電流控制展開研究。 首先，綜述了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略，研究了雙極式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的boost電路及逆變電路的結(jié)構(gòu)，確定了單相全橋逆變系統(tǒng)主電路以及雙極性SPWM調(diào)制方式，并計算了系統(tǒng)主電路的元件參數(shù)。 然后，建立光伏電池仿真模型，研究了光伏電池輸出特性以及最大功率點跟蹤控制，針對傳統(tǒng)擾動觀察法的問題，采用了一種變步長的擾動觀察法，即通過判斷前后時刻電流差來確定光伏電池的工作點，從而確定下一時刻的擾動步長。 其次，建立并網(wǎng)逆變系統(tǒng)數(shù)學模型并對其分析，采用電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)控制，電壓環(huán)穩(wěn)定直流母線電壓，電流環(huán)實現(xiàn)并網(wǎng)電流控制，在電流環(huán)的設計中采用三角波控制方式，其中的控制器使用比例諧振控制，針對電網(wǎng)電壓對并網(wǎng)電流的影響，使用電網(wǎng)電壓前饋補償。 最后，利用MATLAB分別對變步長的擾動觀察法和并網(wǎng)控制方法進行仿真，驗證了變步長的擾動觀察法即能夠?qū)崿F(xiàn)快速跟蹤又很準確，并網(wǎng)電流符合并網(wǎng)要求、直流母線電壓能夠穩(wěn)定在參考值。 【關鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點跟蹤控制 并網(wǎng)控制 變步長擾動觀察法 比例諧振控制
【學位授予單位】：遼寧工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM921.5;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀11
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述11-15
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分類12-14
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略14-15
• 1.4 論文主要研究的內(nèi)容15-16
• 2 雙級式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)主電路研究16-28
• 2.1 系統(tǒng)主電路拓撲結(jié)構(gòu)的研究16-17
• 2.2 Boost 電路分析17-19
• 2.2.1 Boost 電路的基本原理17-18
• 2.2.2 Boost 電路的工作模式18-19
• 2.3 光伏并網(wǎng)逆變電路的研究19-23
• 2.3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分析19-21
• 2.3.2 SPWM 控制技術21-23
• 2.3.3 單相全橋逆變電路的工作原理23
• 2.4 主電路參數(shù)設計23-27
• 2.4.1 Boost 電路的參數(shù)設計23-24
• 2.4.2 直流母線電容設計24-26
• 2.4.3 濾波器的參數(shù)設計26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 光伏電池輸出特性及 MPPT 算法的研究28-40
• 3.1 光伏電池的工作原理及建模28-29
• 3.2 光伏電池輸出特性分析29-31
• 3.3 最大功率點跟蹤原理31
• 3.4 幾種常用的最大功率點跟蹤算法31-34
• 3.4.1 固定電壓法31-32
• 3.4.2 擾動觀察法32-33
• 3.4.3 電導增量法33-34
• 3.5 變步長擾動觀察法的研究34-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4 單相光伏并網(wǎng)逆變器控制方法的研究40-50
• 4.1 光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標40-41
• 4.2 逆變系統(tǒng)控制方案的設計41-42
• 4.3 單相光伏并網(wǎng)逆變電路的數(shù)學模型42-44
• 4.4 并網(wǎng)逆變器常用的控制方法44-45
• 4.5 并網(wǎng)電流控制器的研究45-48
• 4.5.1 PR 控制器的分析46-48
• 4.5.2 基于 PR 控制器的電流環(huán)控制48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 5 系統(tǒng)仿真分析50-58
• 5.1 變步長擾動觀察法的仿真分析50-53
• 5.2 并網(wǎng)控制方法的仿真分析53-54
• 5.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真分析54-58
• 6 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表學術論文情況61-62
• 致謝62

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