獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT及并網(wǎng)控制研究

【摘要】：光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為獨(dú)立、并網(wǎng)、混合系統(tǒng)。其中，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少、應(yīng)用最直接、最經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但自身也存在許多亟待解決的問題：光照強(qiáng)度和溫度等環(huán)境條件的突變對(duì)光伏電池的輸出功率影響較大；在一些光照充足的地方，額外的能量長(zhǎng)期儲(chǔ)存在蓄電池中，會(huì)造成一定量的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)一種專門針對(duì)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的，能夠?qū)崿F(xiàn)能量額外輸出需求的“即插即用”的并網(wǎng)控制器，將有助于提高獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量傳輸?shù)撵`活性。因此，對(duì)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤及并網(wǎng)控制技術(shù)展開研究有一定的理論意義。 本文從光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)、并網(wǎng)控制器的數(shù)學(xué)模型、并網(wǎng)控制策略三個(gè)方面展開研究。結(jié)合光伏電池等效電路及光照強(qiáng)度、溫度等外界條件對(duì)光伏電池輸出功率的影響，建立光伏電池的數(shù)學(xué)模型；對(duì)實(shí)現(xiàn)能量變換的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，推導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 基于最大功率點(diǎn)跟蹤的工作原理，針對(duì)傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法在兼顧跟蹤精度和速度方面的不足，對(duì)擾動(dòng)觀察法加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)能快速穩(wěn)定跟蹤最大功率點(diǎn)的目標(biāo)。并在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建模型進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證改進(jìn)算法的有效性。 對(duì)并網(wǎng)控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析，根據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用dq變換推導(dǎo)出并聯(lián)側(cè)、串聯(lián)側(cè)控制模型。依據(jù)并網(wǎng)控制器的并、串聯(lián)側(cè)控制模型，設(shè)計(jì)出并網(wǎng)控制策略及控制參數(shù)。在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建出并網(wǎng)仿真模型，并對(duì)直接并網(wǎng)和采用并網(wǎng)控制器并網(wǎng)兩種方式進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證采用并網(wǎng)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)“即插即用”平滑快速并網(wǎng)的功能。 【關(guān)鍵詞】：獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 并網(wǎng)控制器 控制策略 并網(wǎng)仿真
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀10
• 1.3 MPPT 的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 FACTS 技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 2 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)模型14-23
• 2.1 引言14
• 2.2 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-15
• 2.3 光伏電池模型15-16
• 2.3.1 光伏電池等效電路15
• 2.3.2 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型15-16
• 2.4 光伏逆變器模型16-22
• 2.4.1 光伏逆變器工作原理16-18
• 2.4.2 光伏逆變器的數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 改進(jìn)的 MPPT 擾動(dòng)觀察法23-34
• 3.1 引言23
• 3.2 光伏發(fā)電的 MPPT 控制23-27
• 3.2.1 MPPT 控制原理與方法23-25
• 3.2.2 基于 Boost 電路的 MPPT 控制25-26
• 3.2.3 擾動(dòng)觀察法工作原理26-27
• 3.3 改進(jìn)的 MPPT 擾動(dòng)觀察法27-29
• 3.4 仿真分析29-32
• 3.5 本章小結(jié)32-34
• 4 并網(wǎng)控制器的工作原理及數(shù)學(xué)模型34-44
• 4.1 引言34
• 4.2 并網(wǎng)控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理34-37
• 4.3 并網(wǎng)控制器控制器的數(shù)學(xué)模型37-43
• 4.3.1 并網(wǎng)控制器的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型38-42
• 4.3.2 并網(wǎng)控制器的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 并網(wǎng)控制器的控制策略及仿真44-55
• 5.1 引言44
• 5.2 并網(wǎng)控制器的設(shè)計(jì)原理44-46
• 5.3 并網(wǎng)控制器的控制模型46-49
• 5.3.1 并聯(lián)側(cè)控制模型46-48
• 5.3.2 串聯(lián)側(cè)控制模型48-49
• 5.4 并網(wǎng)時(shí)刻選擇電路49-50
• 5.5 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真50-54
• 5.6 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況59-60
• 致謝60

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