單相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略的研究

【摘要】：隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭和全球環(huán)境的嚴(yán)重惡化，作為清潔可再生能源的太陽(yáng)能，其開(kāi)發(fā)和利用成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，太陽(yáng)能最好的利用方式就是光伏并網(wǎng)發(fā)電。常規(guī)的光伏發(fā)電在進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，由于受到外界因素的影響，容易對(duì)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。因此，作為光伏并網(wǎng)控制核心部件的逆變器，其控制策略的優(yōu)劣直接決定了光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電能的質(zhì)量和對(duì)系統(tǒng)的影響。 首先，文章對(duì)幾種常見(jiàn)并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并比較了不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)本文設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選用了控制容易優(yōu)化的電壓源電流控制型單相兩級(jí)逆變結(jié)構(gòu)，并對(duì)前級(jí)的Boost升壓斬波電路和后級(jí)的單相全橋逆變電路的工作原理進(jìn)行了分析。 其次，文章對(duì)光伏電池的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并在此基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。在對(duì)幾種常用的MPPT控制策略分析和比較的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)MPPT控制策略，并在Matlab軟件上進(jìn)行了仿真。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，驗(yàn)證了改進(jìn)的控制策略具有非常好的最大功率點(diǎn)跟蹤能力。 最后，文章對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制模式和控制目標(biāo)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)幾種常用的并網(wǎng)電流控制策略進(jìn)行詳細(xì)比較分析。在此基礎(chǔ)上，文章提出了一種比例因子自調(diào)整模糊控制作為電流外環(huán)控制，自適應(yīng)滯環(huán)控制作為電流內(nèi)環(huán)控制的電流雙閉環(huán)控制策略，并在Matlab上進(jìn)行了仿真。通過(guò)仿真結(jié)果的分析和比較，驗(yàn)證了采用這種控制策略的并網(wǎng)逆變器能向系統(tǒng)輸送高質(zhì)量的并網(wǎng)電流，并具有非常好的魯棒性和動(dòng)態(tài)性能。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 并網(wǎng)逆變器 最大功率點(diǎn)跟蹤 并網(wǎng)電流控制
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 光伏發(fā)電的背景與意義9-11
• 1.1.1 能源和環(huán)境危機(jī)9-10
• 1.1.2 新能源和可再生能源的特點(diǎn)10-11
• 1.2 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢(shì)11-14
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀及前景11-12
• 1.2.2 國(guó)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀及前景12-14
• 1.3 并網(wǎng)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)14
• 1.4 本文所做工作14-16
• 第二章 并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及原理的介紹16-26
• 2.1 并網(wǎng)逆變器的分類(lèi)16-21
• 2.1.1 按主電路分類(lèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 按功率變換級(jí)數(shù)分類(lèi)的的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.3 按變壓器分類(lèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-20
• 2.1.4 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案20-21
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的工作原理21-25
• 2.2.1 Boost 電路工作原理21-23
• 2.2.2 單相全橋逆變電路工作原理23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 光伏并網(wǎng)發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤策略研究26-43
• 3.1 引言26
• 3.2 光伏電池相關(guān)介紹26-31
• 3.2.1 光伏電池的工作原理26-27
• 3.2.2 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型和輸出特性27-31
• 3.3 基于 BOOST 電路的光伏電池最大功率跟蹤原理31-32
• 3.4 光伏電池的 MPPT 控制策略32-38
• 3.4.1 固定電壓法32-33
• 3.4.2 擾動(dòng)觀察法33-34
• 3.4.3 增量電導(dǎo)法34-36
• 3.4.4 變步長(zhǎng)雙向擾動(dòng)觀察法36-38
• 3.5 改進(jìn)的 MPPT 控制策略38-40
• 3.6 仿真分析40-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第四章 光伏系統(tǒng)逆變器并網(wǎng)控制策略43-57
• 4.1 并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制43-44
• 4.1.1 輸入輸出模式的選擇43
• 4.1.2 輸出控制目標(biāo)43-44
• 4.2 逆變器并網(wǎng)電流常用的控制策略44-47
• 4.2.1 瞬時(shí)值滯環(huán)控制44-45
• 4.2.2 瞬時(shí)值定時(shí)控制45-46
• 4.2.3 PI 控制46
• 4.2.4 三角波比較控制46-47
• 4.2.5 比例諧振(PR)控制47
• 4.3 光伏系統(tǒng)逆變器并網(wǎng)控制方案47-53
• 4.3.1 逆變器并網(wǎng)控制方案47-48
• 4.3.2 自適應(yīng)滯環(huán)控制48-50
• 4.3.3 比例因子自調(diào)整模糊控制50-53
• 4.4 仿真分析53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文64-65
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與研究項(xiàng)目65

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