直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究

【摘要】：21世紀(jì),能源危機(jī)和環(huán)境問題日益突出,各國紛紛開發(fā)以太陽能為代表的可再生能源來解決這個(gè)問題。光伏發(fā)電是利用太陽能資源的重要形式,直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種新穎的光伏發(fā)電模式,它不但可以組成直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題;還可以通過并網(wǎng)接口與電網(wǎng)連接,組成直流母線式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),為光伏建筑一體化提供重要的組網(wǎng)模式。直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和利用太陽能的效率,因此,本文對(duì)其控制策略進(jìn)行了深入的研究。 本文在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,對(duì)光伏電池的輸出特性進(jìn)行了深入研究,并建立了實(shí)用的工程數(shù)學(xué)模型;采用擾動(dòng)觀測法對(duì)光伏電池進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power point Tracking),并對(duì)其輸出電流、輸出電壓和輸出功率的全天侯變化規(guī)律進(jìn)行了深入研究;介紹了鉛酸蓄電池、雙向變換器的工作原理,對(duì)其在系統(tǒng)中所起的作用進(jìn)行了分析。 在深入研究直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了相應(yīng)的控制原則和控制策略,并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真研究,驗(yàn)證所提控制策略的可行性和合理性。對(duì)系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了分析,并提出了初步的解決方案。 本文針對(duì)直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的不足,分析了直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,提出了一種相應(yīng)的控制策略,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真研究,驗(yàn)證所提控制策略的可行性和合理性。 搭建1 kW直流母線是光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行MPPT實(shí)驗(yàn)、直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、并網(wǎng)試驗(yàn),驗(yàn)證理論分析的正確性。 【關(guān)鍵詞】：直流母線式光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏電池 光伏建筑一體化 最大功率點(diǎn)跟蹤 控制策略
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題研究意義及研究內(nèi)容18-20
• 1.4.1 課題研究意義18-19
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容19-20
• 第2章 光伏電池輸出變化規(guī)律研究20-36
• 2.1 光伏電池的外特性及工程模型20-26
• 2.1.1 光伏電池外特性20-23
• 2.1.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤原理及方法介紹26-29
• 2.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤原理26-28
• 2.2.2 MPPT 方法介紹及原理28-29
• 2.3 基于擾動(dòng)觀測法的MPPT 仿真研究29-33
• 2.4 光伏電池全天輸出變化規(guī)律研究33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略36-54
• 3.1 蓄電池的工作原理及充放電分析36-39
• 3.1.1 蓄電池的工作原理36-37
• 3.1.2 鉛酸蓄電池端電壓37-39
• 3.2 雙向變換器工作原理39-42
• 3.3 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作模式及控制策略42-45
• 3.3.1 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作模式42-45
• 3.3.2 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略45
• 3.4 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究45-53
• 3.4.1 工作模式一仿真研究46-47
• 3.4.2 工作模式二仿真研究47-48
• 3.4.3 工作模式三仿真研究48-50
• 3.4.4 模式切換仿真研究50-51
• 3.4.5 仿真問題分析51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略54-70
• 4.1 并網(wǎng)接口原理介紹54-59
• 4.1.1 三相逆變器并網(wǎng)原理54-55
• 4.1.2 鎖相環(huán)介紹及仿真研究55-58
• 4.1.3 三相逆變器控制研究58-59
• 4.2 直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作模式及控制策略59-64
• 4.2.1 直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作模式59-62
• 4.2.2 直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略62-64
• 4.3 直流母線式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真研究64-69
• 4.3.1 工作模式一仿真研究65-66
• 4.3.2 工作模式二仿真研究66-67
• 4.3.3 工作模式三仿真研究67-68
• 4.3.4 模式切換仿真研究68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第5章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)70-85
• 5.1 主電路硬件設(shè)計(jì)70-78
• 5.1.1 蓄電池的選擇和容量設(shè)計(jì)70-71
• 5.1.2 Boost 變換器的設(shè)計(jì)71-73
• 5.1.3 Buck-Boost 雙向變換器的設(shè)計(jì)73-75
• 5.1.4 三相逆變器的設(shè)計(jì)75-78
• 5.2 控制電路硬件設(shè)計(jì)78-83
• 5.2.1 數(shù)字控制芯片介紹78-79
• 5.2.2 檢測元件的選取79-80
• 5.2.3 數(shù)字采樣電路的設(shè)計(jì)80-82
• 5.2.4 功率管驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)82-83
• 5.3 本章小結(jié)83-85
• 第6章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及波形分析85-97
• 6.1 MPPT 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及波形分析85-90
• 6.2 直流母線式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及波形90-94
• 6.3 三相并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及波形分析94-96
• 6.4 本章小結(jié)96-97
• 結(jié)論97-99
• 參考文獻(xiàn)99-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果104-105
• 致謝105-106
• 作者簡介106

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