光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中模糊與預(yù)測控制的研究與設(shè)計

【摘要】：太陽能不僅是當(dāng)今能源的一個重要補(bǔ)充,更具備成為未來主要能源來源的潛力。通過光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,并將電能輸送到電網(wǎng)上,是太陽能利用的主要形式。本文以太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,以最大限度利用太陽能為主要目標(biāo),對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制、逆變器并網(wǎng)控制理論進(jìn)行了研究。 本文介紹了光伏發(fā)電的相關(guān)概念和發(fā)展?fàn)顩r,詳細(xì)研究并分析了光伏發(fā)電系統(tǒng),包括其系統(tǒng)組成及分類。進(jìn)而選擇了雙級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為本文主要的研究對象。在分析太陽能電池I-V特性的基礎(chǔ)上,建立了太陽能電池的仿真模型。 本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心問題—最大功率點(diǎn)的跟蹤和光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器的控制策略,進(jìn)行了較為深入的理論分析和研究。針對常用最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法中存在的跟蹤速度與穩(wěn)態(tài)精度相矛盾的問題,提出了一種基于模糊控制的改進(jìn)擾動觀察法。針對常用并網(wǎng)控制方法脫離數(shù)學(xué)模型且不考慮開關(guān)頻率的不足,本文建立了全橋電路輸出電流的精確數(shù)學(xué)模型,并提出了一種基于預(yù)測控制的逆變器并網(wǎng)控制方法,因為采用的這種模型中包含系統(tǒng)的頻率,所以解決了常用方法不考慮開關(guān)頻率的不足。 為了驗證本文方法的控制效果,在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下,對本文提出的基于模糊控制的改進(jìn)擾動觀察法和基于預(yù)測控制的光伏并網(wǎng)控制方法進(jìn)行了仿真。通過與常用方法仿真結(jié)果的對比,證明了本文提出方法的可行性和正確性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 光伏并網(wǎng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 模糊控制 預(yù)測控制
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM615;TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究光伏發(fā)電的背景及意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-13
• 1.2.1 光伏發(fā)電的歷史11-12
• 1.2.2 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢12
• 1.2.3 國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢12-13
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容13-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)及相關(guān)概念16-22
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理16
• 2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成16-17
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式17
• 2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類17-20
• 2.4.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)17-18
• 2.4.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)18
• 2.4.3 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)18-20
• 2.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用20-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第3章 光伏電池的特性及仿真模型的研究22-32
• 3.1 光伏電池的工作原理22-24
• 3.2 光伏電池的等效電路24-25
• 3.3 光伏電池的I-V特性25-26
• 3.4 光伏電池輸出特性的主要影響因素26-28
• 3.4.1 日照強(qiáng)度的影響26-27
• 3.4.2 環(huán)境溫度的影響27-28
• 3.5 光伏電池的Simulink仿真模型28-30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的研究32-48
• 4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤的原理32-34
• 4.2 實現(xiàn)最大功率跟蹤控制的常用方法34-39
• 4.2.1 恒電壓跟蹤法34-35
• 4.2.2 擾動觀察法35-37
• 4.2.3 增量電導(dǎo)法37-39
• 4.3 基于模糊控制的改進(jìn)擾動觀察法39-43
• 4.3.1 模糊化40-42
• 4.3.2 模糊規(guī)則的建立42-43
• 4.3.3 解模糊43
• 4.4 最大功率跟蹤控制的Simulink仿真43-47
• 4.4.1 擾動觀察法的仿真43-44
• 4.4.2 增量電導(dǎo)法的仿真44-46
• 4.4.3 基于模糊控制的改進(jìn)擾動觀察法的仿真46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究48-68
• 5.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分類48-49
• 5.2 光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)49-50
• 5.3 光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方式50-53
• 5.3.1 PWM調(diào)制方式50
• 5.3.2 SPWM調(diào)制方式50-52
• 5.3.3 滯環(huán)調(diào)制方式52-53
• 5.4 光伏并網(wǎng)逆變器的控制模式53-54
• 5.5 光伏并網(wǎng)逆變器的常用控制方法54-57
• 5.5.1 基于滯環(huán)電流跟蹤的逆變器并網(wǎng)控制方法54-55
• 5.5.2 基于SPWM的PI逆變器并網(wǎng)控制方法55-57
• 5.6 基于預(yù)測控制的逆變器并網(wǎng)控制方法57-62
• 5.6.1 預(yù)測控制方法57
• 5.6.2 逆變電路的數(shù)學(xué)模型57-59
• 5.6.3 內(nèi)部模型的建立59-60
• 5.6.4 系數(shù)矩陣的確定60-61
• 5.6.5 控制率的求解61
• 5.6.6 控制器的設(shè)計61-62
• 5.7 光伏并網(wǎng)逆變器控制方法的Simulink仿真62-67
• 5.7.1 基于滯環(huán)電流跟蹤的逆變器并網(wǎng)控制仿真62-64
• 5.7.2 基于SPWM的PI逆變器并網(wǎng)控制仿真64-65
• 5.7.3 基于預(yù)測控制的逆變器并網(wǎng)控制仿真65-67
• 5.8 本章小結(jié)67-68
• 第6章 1KW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計68-72
• 6.1 系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)參數(shù)68-69
• 6.1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成68
• 6.1.2 電路主要技術(shù)參數(shù)68-69
• 6.2 主電路拓?fù)浼爸饕娐穮?shù)設(shè)計69-71
• 6.2.1 Boost電路參數(shù)計算69-70
• 6.2.2 其他器件參數(shù)70-71
• 6.3 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士期間的研究成果80

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