三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點,研究的目的是為了追求高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng),而光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率受到很多方面因素的影響。 太陽能電池輸出的電壓電流是非線性關(guān)系的,隨著光照強度和環(huán)境溫度的改變而改變。為了使光伏陣列輸出最大功率,需要通過MPPT控制算法實現(xiàn)其對最大功率點的跟蹤。本文在傳統(tǒng)的擾動觀測法基礎(chǔ)上,采用恒壓啟動的dP-PO算法,仿真并驗證步長對跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)精度的影響,最終確定采用恒壓啟動的變步長的dP-PO算法,仿真驗證該算法能夠?qū)崿F(xiàn)對最大功率點的快速跟蹤,同時避免了在最大功率點附近的振蕩,提高了光伏陣列的輸出效率。 并網(wǎng)電流諧波畸變率和功率因數(shù)是光伏系統(tǒng)兩個重要性能指標(biāo)。為避免開關(guān)頻率給電網(wǎng)帶來的諧波污染,通常在逆變器輸出端加入濾波環(huán)節(jié),對比分析L濾波器、LCL濾波器及帶阻尼電阻的LCL濾波器濾波性能及對系統(tǒng)的影響,本文選擇優(yōu)化設(shè)計帶阻尼電阻的LCL濾波器,并仿真分析其濾波性能和對系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響。計算并分析了逆變器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,給出逆變器的平均信號模型。針對電網(wǎng)電壓的不對稱性情況,為保證輸出量與電網(wǎng)電壓的同頻同相,實現(xiàn)單位因數(shù)控制,需通過鎖相準確掌握電網(wǎng)電壓的相位信息,本文通過PI控制對旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下ud/uq進行控制,使其接近給定參考0來實現(xiàn)鎖相,并在電網(wǎng)電壓不對稱情況下,對該鎖相環(huán)跟蹤電網(wǎng)電壓的相位和頻率的準確性進行了仿真分析;在逆變器數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,通過對dq軸電流進行控制來實現(xiàn)有功與無功的解耦控制,根據(jù)零極點配置原則,優(yōu)化電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù),使系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)較快的同時,穩(wěn)態(tài)誤差得到了減小。 本文對光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析,仿真驗證在電網(wǎng)電壓存在擾動的條件下光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的正確性。仿真分析不同的光強變化率對光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,包括光伏陣列的輸出特性及并網(wǎng)電流變化情況。 【關(guān)鍵詞】：dP-P&O算法 LCL濾波器 鎖相環(huán) PI參數(shù)優(yōu)化 穩(wěn)定性判據(jù)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 最大功率點跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)主電路參數(shù)設(shè)計16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 三相并網(wǎng)逆變器主電路結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)16-17
• 2.2.1 三相并網(wǎng)逆變器主電路結(jié)構(gòu)16
• 2.2.2 三相并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標(biāo)16-17
• 2.3 直流母線電容設(shè)計17-18
• 2.4 輸出濾波器設(shè)計18-22
• 2.4.1 LCL濾波器參數(shù)計算18-20
• 2.4.2 對比分析LCL濾波器與L濾波器性能20-21
• 2.4.3 阻尼電阻對LCL濾波性能影響仿真分析21
• 2.4.4 阻尼電阻對逆變系統(tǒng)穩(wěn)定性影響仿真分析21-22
• 2.4.5 逆變器側(cè)電感對并網(wǎng)電流影響仿真分析22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 最大功率點跟蹤技術(shù)研究23-30
• 3.1 引言23
• 3.2 太陽能電池輸出特性23-25
• 3.2.1 太陽能電池的等效電路模型23-24
• 3.2.2 太陽能電池輸出特性仿真24-25
• 3.3 最大功率點跟蹤技術(shù)原理25
• 3.4 最大功率點跟蹤控制算法25-27
• 3.4.1 恒壓啟動的定步長的dP-P&O控制算法分析25-26
• 3.4.2 恒壓啟動的變步長dP-P&O控制算法分析26-27
• 3.5 兩種MPPT控制算法仿真27-29
• 3.5.1 步長大小對定步長算法跟蹤效果影響分析27-28
• 3.5.2 改進dP-P&O控制算法仿真分析28-29
• 3.6 本章小結(jié)29-30
• 第4章 三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制研究30-45
• 4.1 引言30
• 4.2 三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)30-34
• 4.2.1 三相并網(wǎng)光伏逆變器動態(tài)建模31-33
• 4.2.2 三相并網(wǎng)光伏逆變器開環(huán)特性分析33-34
• 4.3 鎖相環(huán)設(shè)計34-40
• 4.3.1 三相電壓對稱情況下鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型34-35
• 4.3.2 三相電壓不對稱情況下鎖相環(huán)設(shè)計35-37
• 4.3.3 三相電壓不對稱情況下PLL仿真分析37-40
• 4.4 電流環(huán)的參數(shù)設(shè)計40-43
• 4.4.1 同步PI電流控制技術(shù)40-41
• 4.4.2 電流環(huán)PI參數(shù)設(shè)計41-43
• 4.5 電壓環(huán)的參數(shù)設(shè)計43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第5章 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及系統(tǒng)仿真45-53
• 5.1 引言45
• 5.2 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析45-47
• 5.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型45-46
• 5.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)46-47
• 5.3 并網(wǎng)點電壓擾動對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響的仿真47-48
• 5.4 光強改變對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響的仿真48-52
• 5.4.1 光強恒定時系統(tǒng)仿真分析48-49
• 5.4.2 光強緩慢變化時系統(tǒng)仿真分析49-50
• 5.4.3 光強突變時系統(tǒng)仿真分析50-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-59
• 致謝59

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