大功率光伏特性模擬電源的研究

【摘要】：隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,光伏逆變器從中、小功率等級逐漸向大功率等級發(fā)展。光伏逆變器的MPPT性能直接關(guān)系到光伏電站的發(fā)電量和投資回報(bào),若采用真實(shí)的光伏陣列進(jìn)行試驗(yàn),不僅投資大,而且受環(huán)境條件的制約,延長了研發(fā)周期。因此,有必要研制一種可以模擬光伏陣列輸出特性的大功率電源。本文詳細(xì)闡述了一種基于PWM整流器的光伏模擬電源,研究其控制策略,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了采用的控制方法的正確性以及所研制的模擬電源的可行性。 首先,為獲取光伏陣列特性數(shù)據(jù),分析了光伏電池的輸出特性。在總結(jié)了現(xiàn)有光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,針對應(yīng)用于光伏模擬電源的場合,改進(jìn)了分段多項(xiàng)式擬合模型,并利用Matlab/GUI建立了人機(jī)界面。考慮到部分光照遮擋下光伏陣列輸出特點(diǎn),研究了多峰特性的擬合算法。 其次,圍繞光伏模擬電源的控制策略進(jìn)行研究。介紹了PWTM整流器的工作原理,建立了三相電壓型PWM整流器數(shù)學(xué)模型。分析對比了電網(wǎng)電壓定向下光伏模擬電源的三種控制方法,以及虛擬磁鏈定向下光伏模擬電源的控制方法,并分別通過Matlab仿真進(jìn)行了分析和研究。 之后,針對基于PWM整流器的光伏模擬電源,直流電壓工作范圍擴(kuò)展的控制策略進(jìn)行了研究。在分析了SVPWM過調(diào)制算法的基礎(chǔ)上,研究了光伏模擬電源的虛擬弱磁控制策略,通過仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了算法的正確性。 最后,基于Matlab工具對光伏模擬電源與逆變器互聯(lián)的MPPT,以及光伏模擬電源多峰特性輸出進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。作為對理論和仿真分析的驗(yàn)證,搭建了光伏模擬電源的實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了大功率實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過被測光伏逆變器的MPPT等實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了光伏模擬電源的控制策略的有效性和可行性,為今后大功率光伏逆變器的測試設(shè)備打下工程應(yīng)用基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：光伏陣列 PWM整流器 模擬電源 虛擬弱磁
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀與前景11-14
• 1.1.1 世界光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.1.2 中國光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.1.3 光伏發(fā)電發(fā)展前景13-14
• 1.2 光伏模擬電源概述14-20
• 1.2.1 光伏模擬電源研究意義14-15
• 1.2.2 光伏模擬電源研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 本文的主要內(nèi)容20-21
• 2 光伏陣列特性研究21-39
• 2.1 光伏電池的輸出特性21-23
• 2.1.1 溫度特性22
• 2.1.2 光照特性22-23
• 2.1.3 光譜特性23
• 2.2 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型23-27
• 2.2.1 單二極管模型24
• 2.2.2 雙二極管模型24-25
• 2.2.3 工程指數(shù)模型25-26
• 2.2.4 多項(xiàng)式擬合模型26-27
• 2.3 光伏陣列建模與仿真27-30
• 2.4 統(tǒng)一分段多項(xiàng)式擬合模型30-35
• 2.4.1 統(tǒng)一分段多項(xiàng)式擬合算法研究31-32
• 2.4.2 仿真與計(jì)算分析32-35
• 2.5 光伏陣列多峰特性擬合35-39
• 3 光伏模擬電源工作原理39-55
• 3.1 PWM整流器工作原理39-41
• 3.2 三相電壓型PWM整流器數(shù)學(xué)模型41-44
• 3.2.1 在abc三相靜止坐標(biāo)系下模型41-43
• 3.2.2 在αβ兩相靜止坐標(biāo)系下的模型43-44
• 3.2.3 在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的模型44
• 3.3 光伏模擬電源控制策略44-55
• 3.3.1 基于電網(wǎng)電壓定向矢量控制44-51
• 3.3.2 基于虛擬磁鏈定向矢量控制51-55
• 4 光伏模擬電源虛擬弱磁控制55-67
• 4.1 SVPWM過調(diào)制55-60
• 4.2 虛擬弱磁控制60-67
• 4.2.1 原理分析60-63
• 4.2.2 仿真研究63-64
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證64-67
• 5 光伏模擬電源仿真及實(shí)驗(yàn)67-77
• 5.1 光伏模擬電源仿真分析67-72
• 5.1.1 逆變器MPPT控制67-70
• 5.1.2 光伏陣列多峰特性模擬70-72
• 5.2 大功率實(shí)驗(yàn)平臺及實(shí)驗(yàn)72-77
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺介紹72-73
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證73-77
• 6 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄83-85
• 作者簡歷85-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

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太陽能光伏產(chǎn)業(yè)盛事將在上海舉辦    朱培

節(jié)能減排促我省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    記者 蘆瑞

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