建筑模塊化光伏系統(tǒng)及其控制策略

【摘要】：由于能源問題日益嚴重,新能源、特別是光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究已成為人們關注的焦點。而光伏發(fā)電也有其缺點,隨機性,間歇性和分散性等,為了解決這些缺點,本文從光伏系統(tǒng)的結構,MPPT控制,抑制功率波動控制,受限控制和儲能控制等多方面對其能量傳遞和拓撲進行了分析,建立了建筑光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)控制模型和離網(wǎng)模塊化控制模型。 首先,對建筑光伏的發(fā)展和建筑發(fā)電系統(tǒng)進行了介紹。在此背景下,依據(jù)光伏電池的發(fā)電特性,建立了仿真模型,并分析了光伏電池的工作特性。通過三種不同DC-DC變換器的仿真與比較,最終確定了最適合建筑光伏使用的變換器。比較了光伏系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制的不同控制方法的響應速度和跟蹤結果,使用改進的傳統(tǒng)電導增量法,加快了最大功率點跟蹤的速度。 然后,提出了一種新的抑制光伏輸出功率波動的控制策略,并建立了控制策略和仿真。在兩種不同的功率波動情況下,抑制輸出功率波動控制相比于MPPT控制,能更好的判斷出大的功率波動,并及時抑制此波動,使輸出功率更穩(wěn)定,減小了功率波動對電網(wǎng)的沖擊。 再后,對建筑光伏的并網(wǎng)控制的控制策略做了探討并建立了光伏組件模型,DC-DC變換器和逆變器模型,在并網(wǎng)的情況下進行仿真。提出了受限控制,使得在并網(wǎng)受限運行的情況下,每個光伏陣列都能恒功率控制,并使輸出功率滿足電網(wǎng)需求的功率。 最后,提出了模塊化光伏控制,與高增益隔離DC-DC變換器,超級電容和通信監(jiān)測系統(tǒng)集成,使光伏組件能均流穩(wěn)定地輸出,同時讓每塊光伏組件都能達到其最大功率點,解決了局部陰影和光伏組件失配條件下的能量分配問題,提高了該系統(tǒng)的綜合性能。 【關鍵詞】：光伏 最大功率點跟蹤 模塊化 受限控制 功率波動
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目次8-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 太陽能發(fā)電的發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀10-13
• 1.1.1 能源問題10-11
• 1.1.2 太陽能發(fā)電的發(fā)展前景11-13
• 1.2 光伏系統(tǒng)的組成及結構13-18
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成13
• 1.2.2 建筑互補光伏發(fā)電系統(tǒng)13-18
• 1.3 建筑光伏的發(fā)展與研究18-22
• 1.3.1 建筑光伏概況18-19
• 1.3.2 建筑光伏的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢19-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 2 光伏電池和功率跟蹤控制24-54
• 2.1 光伏電池模型24-31
• 2.1.1 光伏電池的基本原理24-25
• 2.1.2 光伏電池數(shù)學模型與仿真建模25-29
• 2.1.3 光伏電池的工作特性29-31
• 2.2 DC-DC變換電路的比較31-34
• 2.2.1 降壓變換器(Buck Converter)31-32
• 2.2.2 升壓變換器(Boost Converter)32
• 2.2.3 升降壓變換器(Buck-Boost Converter)32-33
• 2.2.4 三種電路的仿真及比較33-34
• 2.3 最大功率點跟蹤控制34-45
• 2.3.1 最大功率點跟蹤控制原理34-35
• 2.3.2 恒定電壓控制法及其仿真分析35-39
• 2.3.3 改進型電導增量法及其仿真分析39-44
• 2.3.4 兩種最大功率控制法比較44-45
• 2.4 抑制功率波動控制法45-52
• 2.4.1 光伏輸出功率波動的對電網(wǎng)的危害45-46
• 2.4.2 抑制功率波動控制46-49
• 2.4.3 抑制功率跌落控制49-52
• 2.5 本章小結52-54
• 3 建筑光伏的并網(wǎng)控制技術54-71
• 3.1 正常并網(wǎng)運行控制55-63
• 3.1.1 并網(wǎng)控制技術及逆變器55-56
• 3.1.2 MPPT控制配合全功率逆變控制56-63
• 3.2 受限并網(wǎng)運行控制63-70
• 3.2.1 MPPT控制配合恒功率逆變控制63-65
• 3.2.2 恒壓配合恒功率逆變控制的受限控制65-70
• 3.3 本章小結70-71
• 4 建筑模塊化獨立系統(tǒng)控制技術71-84
• 4.1 模塊化光伏系統(tǒng)結構71-77
• 4.1.1 六種不同的建筑光伏系統(tǒng)結構71-76
• 4.1.2 不同系統(tǒng)結構的性能比較76-77
• 4.2 超級電容器的等效模型77-78
• 4.3 模塊化離網(wǎng)獨立光伏儲能系統(tǒng)仿真驗證78-82
• 4.4 本章小結82-84
• 5 總結與展望84-87
• 5.1 全文總結84-85
• 5.2 展望85-87
• 參考文獻87-93
• 作者簡歷及在學期間所取得的科研成果93

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