光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制及并網(wǎng)策略的研究

【摘要】：隨著地球能源緊缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,可再生能源越來越受到世界各國的廣泛重視。其中,太陽能因其資源豐富、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。光伏并網(wǎng)發(fā)電是未來太陽能應(yīng)用的發(fā)展趨勢,光伏并網(wǎng)技術(shù)已成為太陽能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來,隨著研究的不斷深入,光伏發(fā)電逐步打破傳統(tǒng)發(fā)電模式的限制,具備進(jìn)行大規(guī)模推廣的價(jià)值。在此背景下,本文設(shè)計(jì)了一套1kW的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),并對其進(jìn)行了較為深入的研究分析和實(shí)驗(yàn)仿真。 首先,分析了太陽能光伏電池的工作原理及在不同光照強(qiáng)度和電池結(jié)溫下的輸出特性,在對比分析幾種常用的最大功率跟蹤方法的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的最大功率跟蹤控制策略,即恒壓法(CVT) +變步長增加電導(dǎo)法(IncCond)。 其次,闡述了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和逆變器主回路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了采用無變壓器隔離的兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析了前級BOOST電路和后級全橋逆變電路的工作過程,并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)電路參數(shù)進(jìn)行了全面設(shè)計(jì)。 接著,分析了目前幾種比較常用的并網(wǎng)控制策略,在分析比較的基礎(chǔ)上提出了本文所采用的并網(wǎng)技術(shù),即基于電網(wǎng)電壓前饋和無差拍的復(fù)合控制策略。同時(shí),為了保證逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓同頻同相,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將通過鎖相環(huán)來進(jìn)行同步控制。 最后,在上述分析研究的基礎(chǔ)上,在MATLAB/SIMUlink環(huán)境下建立了光伏電池最大功率跟蹤控制和系統(tǒng)逆變并網(wǎng)控制的仿真模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的改進(jìn)的MPPT控制策略具有良好的跟蹤效果,較傳統(tǒng)的控制方法有明顯的優(yōu)勢。同時(shí),本文采用的復(fù)合控制策略能有效實(shí)現(xiàn)逆變輸出電流并入電網(wǎng),且電流諧波叫小,功率因素高。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率跟蹤 逆變器 復(fù)合控制 SIMUlink
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景8-11
• 1.1.1 全球能源危機(jī)及環(huán)境問題8-9
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)9-11
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-15
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介11-12
• 1.2.2 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.2.3 國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展13-15
• 1.3 課題研究目的和主要工作15-17
• 第二章 光伏電池特性及最大功率跟蹤控制方法17-28
• 2.1 太陽能光伏電池的工作原理17-18
• 2.2 太陽能光伏電池的數(shù)學(xué)模型及輸出特性18-20
• 2.2.1 光伏電池的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.2.2 光伏電池的輸出特性19-20
• 2.3 目前常用的最大功率跟蹤控制方法20-25
• 2.4 本文采用的最大功率跟蹤控制策略25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 單相光伏并網(wǎng)逆變器的總體架構(gòu)28-38
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分類28
• 3.2 光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)28-32
• 3.2.1 單級式逆變器28-30
• 3.2.2 多級式逆變器30-32
• 3.3 光伏并網(wǎng)逆變器的電路設(shè)計(jì)與分析32-37
• 3.3.1 前級BOOST升壓電路32-34
• 3.3.2 后級全橋逆變電路34-35
• 3.3.3 電路參數(shù)設(shè)計(jì)35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的控制策略38-46
• 4.1 常用的光伏并網(wǎng)控制策略38-40
• 4.2 基于電網(wǎng)電壓前饋的無差拍復(fù)合控制策略40-44
• 4.3 逆變并網(wǎng)同步鎖相控制44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析46-52
• 5.1 MATLAB/SIMUlink46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)仿真分析46-51
• 5.2.1 MPPT控制實(shí)驗(yàn)仿真分析47-48
• 5.2.2 逆變并網(wǎng)控制實(shí)驗(yàn)仿真分析48-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 本文工作總結(jié)52
• 6.2 后續(xù)工作展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 研究生期間發(fā)表論文57-58
• 致謝58

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