改進MPPT功能型并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)研究與設計

【摘要】：由于化石能源逐漸枯竭,以及伴生的環(huán)境污染問題,開發(fā)以光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術受到高度重視,預計將在未來能源供應體系中將占據(jù)重要地位。近年來,光伏發(fā)電步入大規(guī)模發(fā)展階段,規(guī)?；⒕W(wǎng)光伏電站大量涌現(xiàn),因此研究并網(wǎng)光伏發(fā)電技術成為了近年來學術研究和產(chǎn)業(yè)關注的重要內(nèi)容。本論文圍繞光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關鍵技術進行了系統(tǒng)研究,重點研究了MPPT控制策略、逆變器控制和直流注入抑制方法,并設計了一個光伏電站的接入系統(tǒng)。 本論文在分析經(jīng)典MPPT控制策略基礎上,根據(jù)太陽能光伏系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流的dI/dU+I/U值和系統(tǒng)當前輸出電壓與最大功率點電壓差值Umodify之間的特性關系,提出了一種基于分段數(shù)值逼近的可變步長電導增量MPPT方法?；贛atlab/Simulink搭建了太陽能電池模塊和帶有MPPT控制的光伏系統(tǒng),當光強在500(W/m2)和1000(W/m2)之間發(fā)生跳變時,對不同方法下MPPT跟蹤效果進行了仿真比較。仿真結果表明,該控制方法與經(jīng)典固定步長電導增量法相比,具有追蹤速度快、精度高的優(yōu)勢；和迭代求解變步長、智能控制變步長等較復雜的方法相比,更易于實現(xiàn)。分析了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的體系結構和逆變器拓撲,及其對MPPT和并網(wǎng)逆變器控制的影響?；诓⒕W(wǎng)光伏系統(tǒng)在不同坐標系中數(shù)學模型,重點研究了基于前饋補償解耦的逆變器控制策略。分析了基于后級網(wǎng)側逆變器實現(xiàn)MPPT功能的控制策略和基于前級DC/DC變換器實現(xiàn)MPPT功能的控制策略,并對比了其各自的優(yōu)缺點。構建了光伏陣列的工程仿真模型,并在其基礎上研究了基于前級DC/DC變換器實現(xiàn)MPPT功能的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)并驗證了其MPPT和并網(wǎng)控制的較好性能。 分析了目前幾種典型的直流注入抑制方法,研究了它們在基于LCL型濾波器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的適用性。結合PR與PI控制器各自的特性,提出了一種基于PR與PI聯(lián)合控制的并網(wǎng)逆變器直流注入抑制策略,有效地消除了并網(wǎng)電流中可能存在的直流分量?；贛atlab/Simulink進行仿真研究,仿真結果驗證了此方案的有效性。結合某地區(qū)12.5MW光伏電站工程,簡要介紹了光伏電站可行性研究工作和規(guī)劃研究工作的基本原理。在前期已完成的可行性研究的基礎上,完成了對該12.5MW光伏電站的接入系統(tǒng)設計工作。 【關鍵詞】：并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 最大功率跟蹤 前饋解耦 直流抑制 逆變器設計 接入系統(tǒng)設計
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 中國光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析11-18
• 1.1.1 中國能源形勢分析11
• 1.1.2 中國電力供需現(xiàn)狀分析與預測11-12
• 1.1.3 世界光伏發(fā)電現(xiàn)狀12-13
• 1.1.4 世界主要國家(地區(qū))光伏發(fā)展目標與前景13-15
• 1.1.5 世界光伏技術發(fā)展趨勢15-16
• 1.1.6 中國太陽能資源的理論總量和資源宏觀分布16-17
• 1.1.7 中國光伏發(fā)電中長期規(guī)劃17-18
• 1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的關鍵技術18-25
• 1.2.1 光伏電池與光伏陣列18-21
• 1.2.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率跟蹤(MPPT)技術21-22
• 1.2.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結構與逆變器拓撲22-23
• 1.2.4 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略23
• 1.2.5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島檢測技術23-24
• 1.2.6 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的陽光跟蹤24-25
• 1.2.7 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的直流抑制與共模電流控制25
• 1.2.8 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響25
• 1.3 本論文的主要工作25-27
• 第2章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率跟蹤(MPPT)技術27-45
• 2.1 概述27-28
• 2.2 主要MPPT技術的研究現(xiàn)狀28-35
• 2.2.1 常數(shù)電壓法(CVT)28-29
• 2.2.2 擾動觀察法(P&O)29-31
• 2.2.3 電導增量法(INC)31-33
• 2.2.4 智能控制方法MPPT33-35
• 2.2.5 其他MPPT控制策略35
• 2.3 基于分段數(shù)值逼近的INC35-43
• 2.3.1 基本原理分析35-38
• 2.3.2 仿真分析38-43
• 2.4 本章小結43-45
• 第3章 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略45-76
• 3.1 概述45-47
• 3.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結構47-49
• 3.2.1 集中式結構47-48
• 3.2.2 串式結構48
• 3.2.3 多重串式結構48-49
• 3.2.4 交流模塊式結構49
• 3.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器拓撲49-52
• 3.3.1 功率處理級數(shù)49-50
• 3.3.2 功率解耦電容50-51
• 3.3.3 變壓器類型和鏈接方式51-52
• 3.4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學模型52-57
• 3.5 基于αβ變換的控制策略57-59
• 3.6 基于dq0變換的控制策略59-63
• 3.7 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的MPPT研究63-75
• 3.7.1 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)MPPT的基本問題分析63-66
• 3.7.2 基于前級DC/DC變換器實現(xiàn)MPPT功能的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)仿真分析66-75
• 3.8 本章小結75-76
• 第4章 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的其他關鍵技術76-86
• 4.1 概述76-78
• 4.1.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的共模電壓控制技術76-77
• 4.1.2 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的低電壓穿越(LVRT)能力研究77
• 4.1.3 電力系統(tǒng)接納光伏電力的能力分析77-78
• 4.2 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的直流注入抑制技術78-85
• 4.2.1 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)直流注入的基本問題分析78-80
• 4.2.2 幾種典型直流抑制技術在LCL型濾波器結構的適用性80-82
• 4.2.3 基于PR與PI聯(lián)合控制策略的直流抑制方法82-85
• 4.3 本章小結85-86
• 第5章 光伏電站可行性研究及規(guī)劃設計86-107
• 5.1 光伏電站的可行性研究86-89
• 5.1.1 可行性研究的基本原理86-88
• 5.1.2 可行性研究的工程實例88-89
• 5.2 光伏電站的規(guī)劃89-105
• 5.2.1 光伏電站規(guī)劃的基本原理89-91
• 5.2.2 光伏電站規(guī)劃中的接入系統(tǒng)設計91
• 5.2.3 光伏電站接入系統(tǒng)設計工程實例91-105
• 5.3 本章小結105-107
• 第6章 總結與展望107-109
• 6.1 論文總結107-108
• 6.2 今后工作展望108-109
• 參考文獻109-112
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果112-113
• 攻讀碩士學位期間參加的科研工作113-114
• 致謝114

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