小型光伏并網(wǎng)逆變器的MPPT與控制技術(shù)研究

【摘要】：目前，為解決能源、環(huán)境與發(fā)展問題，太陽能作為新能源被大力開發(fā)與利用，而利用太陽能發(fā)電已成為熱點?？紤]太陽能的間歇性、波動性與隨機性，光伏發(fā)電系統(tǒng)必須采用有效的控制技術(shù)來保證太陽能轉(zhuǎn)變的電能能夠合理傳輸、管理，因此，本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的最大功率點跟蹤（MPPT）與并網(wǎng)控制技術(shù)展開研究，具有重要的實際意義與實用價值。 深入研究了光伏電池的發(fā)電原理與等效電路模型，建立了光伏電池的仿真模型，仿真分析了影響光伏電池輸出特性的主要因素。針對傳統(tǒng)擾動觀察法出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象，結(jié)合小型逆變器的兩級式非隔離電路拓撲結(jié)構(gòu)，提出了一種步長可以實時調(diào)整的改進擾動觀察法來實現(xiàn)最大功率點跟蹤，該方法按照“二分之一”準則對跟蹤步長進行調(diào)整，即系統(tǒng)工作點每次越過最大功率點時，步長減小1/2，仿真結(jié)果表明該算法有效的解決了最大功率點處振蕩問題，提高了光伏電池的輸出效率。 對并網(wǎng)逆變電路的拓撲結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型進行了研究，分析了并網(wǎng)逆變器的控制方式，確定了采用雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略?？紤]控制策略的跟蹤精度與抗電網(wǎng)擾動能力，理論上，深入比較分析了比例（P）控制策略、比例積分（PI）控制策略、比例諧振（PR）控制策略及準比例諧振（QPR）控制策略的性能特點，得出準比例諧振（QPR）控制策略在跟蹤精度與抗電網(wǎng)擾動能力方面占優(yōu)，因此，將準比例諧振（QPR）控制策略應(yīng)用于并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制之中，進一步搭建基于準比例諧振（QPR）控制策略的雙閉環(huán)控制仿真模型。仿真結(jié)果表明：準比例諧振（QPR）控制策略有效改善了逆變器輸出波形質(zhì)量，實現(xiàn)了并網(wǎng)電流的無靜差跟蹤。將基于準比例諧振（QPR）控制策略應(yīng)用到實際開發(fā)的小型光伏逆變器的實驗樣機之中，實驗測試結(jié)果證實了采用的控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 最大功率跟蹤 雙閉環(huán)控制 準比例諧振控制
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-12
• 1.1 課題研究的背景與意義9-10
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景10-11
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 發(fā)展前景10-11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容11-12
• 2 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)及光伏電池特性分析12-21
• 2.1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)概述12-16
• 2.1.1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)12
• 2.1.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器分類12-15
• 2.1.3 并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖15-16
• 2.3 光伏電池等效模型16-18
• 2.3.1 光伏電池工作原理分析16
• 2.3.2 光伏電池等效電路介紹16-17
• 2.3.3 光伏電池仿真模型17-18
• 2.4 光伏電池輸出特性仿真分析18-20
• 2.4.1 光伏電池的理論輸出特性18
• 2.4.2 光伏電池輸出特性仿真18-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 3 DC/DC 電路及最大功率跟蹤的研究21-35
• 3.1 DC/DC 電路結(jié)構(gòu)及原理概述21-25
• 3.1.1 DC/DC 電路結(jié)構(gòu)21-22
• 3.1.2 Boost 電路工作原理22-24
• 3.1.3 Boost 電路電感和電容的參數(shù)設(shè)計24-25
• 3.2 基于 Boost 升壓電路實現(xiàn) MPPT 的工作原理25-26
• 3.3 最大功率跟蹤控制方法26-30
• 3.3.1 恒定電壓法26
• 3.3.2 擾動觀察法26-28
• 3.3.3 電導(dǎo)增量法28-29
• 3.3.4 模糊控制法29-30
• 3.4 改進的最大功率跟蹤方法及仿真分析30-34
• 3.4.1 改進擾動觀察法的原理分析30-31
• 3.4.2 改進擾動觀察法仿真分析31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 DC/AC 電路及并網(wǎng)控制方法的研究35-51
• 4.1 單相全橋逆變電路分析35-37
• 4.1.1 DC/AC 電路結(jié)構(gòu)35-36
• 4.1.2 全橋逆變電路工作原理及濾波器選擇36-37
• 4.2 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型和控制方式37-39
• 4.2.1 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型37-38
• 4.2.2 并網(wǎng)逆變器的控制方式38-39
• 4.3 并網(wǎng)逆變器雙閉環(huán)控制策略39-45
• 4.3.1 光伏并網(wǎng)雙閉環(huán)控制的基本原理39-40
• 4.3.2 基于 SPWM 的雙閉環(huán)控制策略40-45
• 4.4 基于準比例諧振（QPR）的雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略45-50
• 4.4.1 準比例諧振控制器原理45-46
• 4.4.2 準比例諧振控制器的性能分析46-48
• 4.4.3 基于準比例諧振的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)及仿真分析48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 實驗驗證51-54
• 6 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-58
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況58-59
• 致謝59

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