多模塊組合式光伏發(fā)電前級(jí)系統(tǒng)研究

【摘要】：以光伏電站及光伏建筑一體化為代表的大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電已成為光伏發(fā)電的主流方向。多模塊組合式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以有效地解決光伏組件失配問(wèn)題,具有系統(tǒng)運(yùn)行效率高、構(gòu)建及擴(kuò)容靈活、便于監(jiān)控及管理等優(yōu)點(diǎn),在組件安裝靈活、環(huán)境差異較大的光伏建筑一體化場(chǎng)合具有良好的應(yīng)用前景。 研究三種直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過(guò)理論分析評(píng)估各種模塊式結(jié)構(gòu)的性能,最終采用并聯(lián)直流模塊式結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)并聯(lián)直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),從前級(jí)直流系統(tǒng)角度探討并網(wǎng)及孤島情況下的系統(tǒng)運(yùn)行模式,提出對(duì)前級(jí)直流模塊的設(shè)計(jì)要求。 研究前級(jí)DC/DC變換器拓?fù)鋬?yōu)選的基本原則,提出將有源箝位交錯(cuò)并聯(lián)Flyback-Boost變換器作為并聯(lián)直流模塊拓?fù)洹７治鲎儞Q器的工作原理,進(jìn)行電路參數(shù)的設(shè)計(jì),并通過(guò)仿真進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明變換器工作正常,具有較高的電壓增益,并可以實(shí)現(xiàn)輸入電流的均流、無(wú)損吸收漏感能量及開關(guān)管的零電壓開通。 通過(guò)理論分析建立太陽(yáng)電池工程實(shí)用模型,并采用實(shí)驗(yàn)及仿真手段驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,研究光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法,分析對(duì)比兩種常用的自尋優(yōu)算法。針對(duì)定步長(zhǎng)算法存在跟蹤精度及跟蹤速度之間的矛盾,提出基于變步長(zhǎng)的改進(jìn)電導(dǎo)增量法,將其作為前級(jí)直流模塊的最大功率點(diǎn)跟蹤算法。仿真結(jié)果表明新算法在保證跟蹤精度的同時(shí)具有較快地跟蹤速度,跟蹤效果較好。 設(shè)計(jì)并制作并聯(lián)直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)直流模塊樣機(jī),采用DSP TMS320F28035實(shí)現(xiàn)直流模塊的數(shù)字化控制,完成功率變換、光伏組件最大功率點(diǎn)跟蹤以及運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控等功能。對(duì)多模塊組合式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,具體包括：前級(jí)直流變換器功能及效率實(shí)驗(yàn)、直流模塊MPPT實(shí)驗(yàn)、多模塊并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明直流模塊工作正常,具有較高的變換效率,在系統(tǒng)啟動(dòng)及環(huán)境發(fā)生變化時(shí)均可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤；并聯(lián)直流模塊式光伏發(fā)電前級(jí)系統(tǒng)在直流母線電壓恒定及浮動(dòng)兩種模式下均可穩(wěn)定運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：多模塊組合式 光伏發(fā)電 前級(jí)系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 有源箝位 交錯(cuò)并聯(lián)Flyback-Boost變換器
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 研究背景和意義11
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 多模塊組合式光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究17-28
• 2.1 失配情況下光伏陣列能量損失分析17-20
• 2.2 直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)性能評(píng)估20-24
• 2.2.1 串聯(lián)直流模塊式結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 旁路直流模塊式結(jié)構(gòu)22
• 2.2.3 并聯(lián)直流模塊式結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2.4 三種直流模塊式結(jié)構(gòu)性能比較23-24
• 2.3 并聯(lián)直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析24-27
• 2.3.1 并聯(lián)直流模塊式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 2.3.2 并聯(lián)直流模塊式系統(tǒng)運(yùn)行模式分析25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 并聯(lián)直流模塊式系統(tǒng)前級(jí)變換器拓?fù)溲芯?/span>28-45
• 3.1 前級(jí)DC/DC變換器拓?fù)鋬?yōu)選28-29
• 3.2 有源箝位交錯(cuò)并聯(lián)Flyback-Boost變換器原理分析29-36
• 3.2.1 交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器特性分析30
• 3.2.2 引入耦合繞組后變換器換流過(guò)程分析30-32
• 3.2.3 采用有源箝位后變換器工作模態(tài)分析32-36
• 3.3 變換器參數(shù)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵工作波形仿真分析36-44
• 3.3.1 電壓增益分析37
• 3.3.2 勵(lì)磁電感及漏感電流分析37-39
• 3.3.3 箝位電容電壓分析39-40
• 3.3.4 開關(guān)管零電壓開通分析40-41
• 3.3.5 開關(guān)管電壓電流應(yīng)力分析41-43
• 3.3.6 輸出二極管電壓電流應(yīng)力分析43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)研究45-61
• 4.1 太陽(yáng)電池工程實(shí)用模型及誤差分析45-51
• 4.1.1 太陽(yáng)電池理論數(shù)學(xué)模型45-47
• 4.1.2 太陽(yáng)電池工程實(shí)用模型及測(cè)試47-49
• 4.1.3 工程實(shí)用模型誤差分析49-51
• 4.2 兩種自尋優(yōu)MPPT算法對(duì)比分析51-57
• 4.2.1 MPPT基本原理與仿真模型51-52
• 4.2.2 擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)及分析52-54
• 4.2.3 電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)及分析54-57
• 4.3 基于變步長(zhǎng)的改進(jìn)電導(dǎo)增量法57-60
• 4.3.1 基于變步長(zhǎng)的改進(jìn)電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)原理57-58
• 4.3.2 新算法跟蹤效果仿真分析58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5 并聯(lián)直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)直流模塊設(shè)計(jì)61-79
• 5.1 直流模塊硬件設(shè)計(jì)61-73
• 5.1.1 直流變換器電路設(shè)計(jì)62-64
• 5.1.2 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.3 隔離采樣電路設(shè)計(jì)65-68
• 5.1.4 輔助電源電路設(shè)計(jì)68-70
• 5.1.5 DSP控制電路設(shè)計(jì)70-73
• 5.2 直流模塊軟件設(shè)計(jì)73-78
• 5.2.1 MPPT程序設(shè)計(jì)74-77
• 5.2.2 RS485通信程序設(shè)計(jì)77-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 6 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析79-88
• 6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建79-81
• 6.2 直流變換器功能實(shí)驗(yàn)81-84
• 6.3 直流變換器效率實(shí)驗(yàn)84-85
• 6.4 直流模塊MPPT實(shí)驗(yàn)85-86
• 6.5 多模塊并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)86-87
• 6.6 本章小結(jié)87-88
• 7 結(jié)論88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 附錄A94-96
• 附錄B96-102

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逆變器——優(yōu)化光伏發(fā)電的裝置    劉向陽(yáng);

太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展    呂貝;邱河梅;張宇;

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色生態(tài)小區(qū)的應(yīng)用    廖偉聰;

BIPV光伏發(fā)電系統(tǒng)虛擬展示裝置的研究    杜寶江;

光伏發(fā)電系統(tǒng)高增益DC/DC變換器的研究    謝濤;謝運(yùn)祥;胡炎申;冀玉丕;

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光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及孤島檢測(cè)新技術(shù)的研究    張超

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制策略研究    董密

三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略    劉飛

儲(chǔ)能型Quasi-Z源級(jí)聯(lián)多電平光伏逆變器研究    孫東森

蟻群并聯(lián)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    姚利明

安多100kWp獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析    楊毅男

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池充放電控制策略    陳海

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT的模糊PID控制研究    連瑞娜

光伏發(fā)電系統(tǒng)的蒙特卡羅序貫仿真和可靠性分析    陳閩江

基于TMS320F2812 DSP的太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)    孔曉麗

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模及對(duì)配電網(wǎng)電壓、網(wǎng)損的影響    謝麗美

單級(jí)式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究    焦在強(qiáng)

基于Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    王君惠

基于雙頻變換器的單相光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    方堃