光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究

【摘要】： 随着经济全球化进程的加速和工业经济的迅猛发展，世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素。光伏发电因发电过程中无污染、无噪音、维护简单、无需生产原料等优点而逐步显示出其无比广阔的发展空间和应用前景。因此，大力发展光伏发电技术和产业已成为当务之急。 本文以光伏并网发电系统为研究对象，对光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制、孤岛效应的检测、交流光伏模块系统新型拓扑等问题进行了深入系统的研究。在此研究的基础上，分别提出了非对称模糊最大功率点跟踪控制和双模式最大功率点跟踪控制两种新的最大功率点跟踪控制方法、周期性扰动正反馈有源频率漂移孤岛检测方法和一种用于交流光伏模块系统的新型拓扑：BBHF逆变器。 针对光伏发电系统中光伏器件的输出功率易受外部环境影响而降低了光伏发电系统效率的问题，本文提出了两种新的最大功率点跟踪控制方法：非对称模糊最大功率点跟踪控制和双模式最大功率点跟踪控制。这两种方法均能使光伏发电系统输出功率快速跟踪外部环境的变化，同时可有效消除或减弱光伏器件在最大功率点附近的功率振荡现象，从而提高了光伏器件的利用率。上述两种方法均通过实验得到了验证。 光伏发电系统并网工作时，电网停电造成的孤岛效应会导致用电设备损坏和人身伤亡事故，因此必须及时检测出孤岛效应的发生并切断系统与电网的连接。针对孤岛效应检测中，有源频率漂移法检测盲区较大的缺陷，本文提出了周期扰动正反馈有源频率偏移法。通过仿真及实验验证，该方法在电网出现故障时，检测速度更快，具有更小的检测盲区，能够迅速切断电网与光伏发电系统的连接，从而避免孤岛效应造成的设备和人员损伤。 为了验证以上所提方法的有效性和优越性，本文基于DSP设计了一套单相两级式光伏并网发电系统。该电路由最大功率点跟踪电路、逆变器、滤波电路、保护和控制电路构成。其具有独立运行和并网运行两种工作模式，可以根据用户的需要进行切换。实验结果表明：该电路运行可靠，保护功能完善，并在实验过程中为后续的研究工作积累了大量的实验数据和经验。 最后，针对交流无损耗逆变器和反激式交流光伏模块系统存在系统运行过程中光伏器件最大功率点易受电路运行干扰的缺点，本文提出了一种用于交流光伏模块系统的新型逆变器拓扑结构：BBHF逆变器。实验表明：该电路不仅实现了最大功率点控制电路与后级逆变器的解耦，确保了光伏器件稳定工作在最大功率点，且电路中部分功率器件工作频率为工频，能够减少开关损耗，部分提高系统效率。 【关键词】：光伏发电 并网 最大功率点跟踪 孤岛效应 逆变器 电流控制 交流光伏模块
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-33
• 1.1 光伏发电的背景与意义12-14
• 1.1.1 太阳能发电的必要性12-13
• 1.1.2 太阳能发电的优点和存在的问题13-14
• 1.2 光伏发电的发展和现状14-19
• 1.2.1 国外光伏发电的发展和现状15-16
• 1.2.2 我国光伏发电的发展和现状16-19
• 1.3 光伏发电系统概述19-28
• 1.3.1 概述19-21
• 1.3.2 光伏并网发电系统的应用形式21-24
• 1.3.3 光伏并网发电系统的结构24-28
• 1.4 光伏并网发电系统常见问题28-30
• 1.4.1 最大功率点跟踪控制方法28-29
• 1.4.2 孤岛效应29-30
• 1.4.3 光伏并网发电系统新型拓扑30
• 1.5 本文的主要研究内容30-33
• 第二章 光伏电池MPPT控制方法的研究33-64
• 2.1 光伏电池概述33-35
• 2.2 光伏电池的特性35-39
• 2.2.1 光伏电池等效模型35-36
• 2.2.2 光伏电池特性36-39
• 2.3 光伏电池最大功率点跟踪控制方法39-47
• 2.3.1 MPPT控制基本工作原理39-40
• 2.3.2 固定电压法40-42
• 2.3.3 扰动观察法42-45
• 2.3.4 增加电导法45-46
• 2.3.5 模糊控制46-47
• 2.4 非对称模糊MPPT控制方法的研究47-54
• 2.4.1 对称模糊控制在扰动观察法应用中的缺点47-49
• 2.4.2 非对称模糊MPPT控制方法的工作原理49-54
• 2.5 双模式MPPT控制方法的研究54-58
• 2.5.1 工作原理55-56
• 2.5.2 双模式MPPT控制方法的实现56-58
• 2.6 仿真研究与实验验证58-62
• 2.6.1 仿真结果58-60
• 2.6.2 实验结果60-62
• 2.7 本章小结62-64
• 第三章 孤岛效应检测方法的研究64-86
• 3.1 孤岛效应概述64-65
• 3.2 孤岛效应检测的标准与特性分析65-69
• 3.2.1 孤岛效应的检测标准65-67
• 3.2.2 孤岛效应特性分析67-69
• 3.3 常用孤岛检测方法比较69-74
• 3.3.1 被动方法70-71
• 3.3.2 主动方法71-74
• 3.3.3 其它方法74
• 3.4 周期扰动AFDPF方法的研究74-84
• 3.4.1 负载性质对AFD方法的影响74-77
• 3.4.2 AFD方法的缺陷77-78
• 3.4.3 周期性扰动AFDPF方法的提出78-80
• 3.4.4 仿真研究80-83
• 3.4.5 实验结果83-84
• 3.5 本章小结84-86
• 第四章 单相光伏并网发电系统设计86-113
• 4.1 常见光伏发电系统逆变器拓扑86-90
• 4.1.1 单级式逆变器86-88
• 4.1.2 两级式逆变器88-90
• 4.1.3 单级式逆变器和两级式逆变器特性对比90
• 4.2 单相光伏并网发电系统的设计90-101
• 4.2.1 基于DSP的光伏并网发电系统90-96
• 4.2.2 光伏并网发电系统的工作流程96-101
• 4.3 并网逆变器的控制101-107
• 4.3.1 逆变器无差拍电流控制102-105
• 4.3.2 仿真研究105-107
• 4.4 实验结果107-109
• 4.5 本章小结109-113
• 第五章 用于ACM系统新型BBHF逆变器的研究113-133
• 5.1 交流光伏模块系统的现状113-117
• 5.1.1 概述113-114
• 5.1.2 ACM现有逆变器114-117
• 5.2 BBHF逆变器电路构成及工作原理117-129
• 5.2.1 电路构成和工作原理117-123
• 5.2.2 控制策略的研究123-124
• 5.2.3 仿真研究124-129
• 5.3 系统设计与实验129-132
• 5.3.1 系统设计129
• 5.3.2 实验结果129-132
• 5.4 本章小结132-133
• 第六章 总结与展望133-136
• 6.1 本文工作总结133-134
• 6.2 对以后工作的展望134-136
• 参考文献136-144
• 致谢144-145
• 攻读博士学位期间发表论文145

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

两级式三相光伏并网发电系统无功补偿特性    张浙波;刘建政;梅红明;

正反馈有源频率扰动孤岛检测的一种改进算法    王武;蔡逢煌;郑必伟;

小型并网光伏电站移动检测平台设计与开发    李红涛;张军军;包斯嘉;林小进;

基于Simulink的单相光伏并网逆变器仿真研究    毛洪生;毛行奎;裴昌盛;

光伏发电系统及其最大功率点跟踪控制方法比较    曹祖亮;王斌;王帅;

双级式光伏并网逆变器控制算法研究    杜毅;彭良平;汤济泽;

分布式电源接入装置的研究和设计    彭明智;张维;熊泽群;

基于滑模控制的光伏系统MPPT控制方案    黄勤;石国飞;凌睿;严贺彪;黄小有;

光伏发电最大功率点跟踪控制研究与仿真    洪道鉴;王日军;施涛;吴福保;

并网光伏发电系统建模与仿真    王周红;王日军;施涛;吴福保;

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

非致冷红外焦平面探测器系统中若干关键技术的研究    杨旸

太阳能交流模块逆变器及其控制技术的研究    谭光慧

基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究    李春玲

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于MC9S12光伏并网逆变器研究    王名发

基于间歇性双边无功率扰动的三相并网逆变器孤岛检测研究    张俊

太阳能光伏发电系统产生正弦波的优化研究    叶礼清

单级式光伏并网发电系统与MPPT的研究与实现    顾雪霏

基于组合式逆变器并网发电的控制策略研究    李鹏程

基于Fuzzy和重复PI控制的光伏并网发电系统的研究    孙晓玲

10kW光伏并网逆变器的研制    刘志强

基于光伏发电微源的微网动态特性研究    赵巧云

小型光伏发电系统逆变并网装置的研制    吕茵

西部省份光伏发电项目启动    

我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

《电工电能新技术》2004年题目索引(2004 Index)    

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

新颖的双向电流源高频链DC-AC功率变换器    黄敏超,林渭勋

无差拍控制逆变器负载性质识别及参数估算方法    陈建章,严仰光

高功率因数Boost变换器电流滞环控制的一种简单实现方案    潘飞蹊,陈星弼

电压型逆变器的无差拍控制技术研究    郭卫农,段善旭,康勇,陈坚

《可再生能源法》助我国光伏产业加快发展    刘佳;

太阳能光伏光热建筑一体化    李宏毅;谭洪起;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

专家PID温度控制在高真空磁控溅射镀膜机中的应用研究    范程华;朱武;

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

光伏发电在农业照明中的应用    夏小会;李正明;

基于模糊神经网络的PID温度控制系统    李英顺,伦淑娴,皮红梅

基于FNN的岩体滑坡稳定性分析    孙云兰,李丹,何希勤

基于MATLAB的光伏模块输出特性及MPPT的建模与仿真    王雨;胡仁杰;

自适应模糊控制在原铝精准吸出系统中的应用    冯晓君;王亮;陈晓;张力;

Takagi-Sugeno模糊控制器仿真与稳定性分析    吴娜炯;

MSBR法的在线模糊控制系统    张杰涛,董占峰

基于智能控制的PID控制方式的研究    刘莉宏;

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

SMD-300型二十组双脉冲电镀电源智能化研究    侯庆军;

全桥电路在开关电源中的应用与失效分析    趙小莉;

基于满意度的T-S模糊建模方法及应用    刘剑锋;桂卫华;黄志武;

电力系统通信电源的发展与应用    冯锐;

太阳能光伏发电系统性能分析的模糊综合评价方法    陆亚萍;梁小冰;

逆变器波形控制技术仿真研究    王昌盛;张波;王坚强;

基于MATLAB的牧草烘干机温度Fuzzy-PID控制仿真研究    徐姣;周修理;李艳军;郑先哲;

A Neuroendocrine-Immune Network based Control Strategy for Single-Phase Photovoltaic Grid-Connected Inverter    

基于神经网络的模糊数学在锅炉控制中应用    赵春元;王存旭;张玉艳;于红霞;

水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究    毛宇峰

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究    谢斌

质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究    詹跃东

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究    吴乐彬

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

基于分频控制的并联型APF关键技术研究    张树全

基于嵌入式技术的高精度程控直流电源的研究    张良清

软开关电阻点焊逆变电源的研究    唱志强

基于ARM的电阻点焊控制器    徐旭

真空差压铸造系统加压模型建立与控制算法设计    马爱清

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

电动单轨吊动力锂电池组智能管理系统的研究    赵平强

小型风机并网逆变器研究    马记

基于在线聚类和最小二乘支持向量机的模糊建模方法研究    李光远

正态云模型模糊推理系统及其应用研究    刘琪

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

整体与部分范畴在古希腊哲学中的演进    张传开

我国太阳能光伏发电产业趋势探讨    赵玉文;

我国和世界光伏发电技术、产业、市场发展情况比较    时璟丽;

太阳能光伏发电    崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;

太阳光伏发电    崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;

太阳光伏发电    崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

浅析太阳电池并网发电技术    殷洪亮;吕建;

太阳能光伏电池输出特性分析与仿真研究    杜慧;林永君;张少伟;

    汪刘胜

    本报记者 朱永旗　刁萃

    中国广东核电集团有限公司副总经理 谭建生

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

PCB传输线信号完整性及电磁兼容特性研究    陈建华

质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究    李奇

微网实验系统研究    杨占刚

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究    刘立群

基于动态补偿的线性系统最优控制    刘蕾

光伏逆变器地电流分析与抑制    苏娜

单级高频链逆变技术研究    李伟

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现    黄克亚

模糊控制在光伏最大功率追踪预测中的应用与研究    陈亚峰

光伏并网系统最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法研究    曹建博

户用光伏发电系统控制策略的研究    董博

太阳能发电装置的研究    李金锴

微网中光伏发电系统的电能质量分析与控制    李淅

基于TMS320F28335电能质量监测装置的设计与实现    梁启权

超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用    彭道福

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

轻轨车应急通风电源前级DC/DC变换器研制    阮白水;陈杰;董侃;何文辉;

青海大规模光伏发电发展问题探讨    李春来;朱慧敏;孔祥鹏;赵世昌;王轩;

基于DSP的三相光伏并网系统的研究    吕振;林振杨;孟祥海;张晓红;

基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并网系统的建模与仿真    杨秀;杨菲;宗翔;王瑞霄;

光伏发电系统的运行特性及其等效描述    王玲;盛超;徐柏榆;李欣然;毕正军;

光伏电站接入系统方案研究    白云;朱昱;

基于通信基站用光伏发电控制器系统设计    杨贵军;张关关;但汉兵;

光伏并网逆变器的仿真研究    杨玉林;龚跃玲;张玲;

光伏电池输出特性与最大功率点跟踪的仿真分析    甘家梁;李志敏;谈怀江;

光伏发电系统最大功率跟踪的稳定性研究    黄明玖;罗皓泽;苏建徽;

基于LCL滤波器的光伏并网控制策略    吴玫蓉;陶顺;肖湘宁;罗超;

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

抑制风电对电网影响的储能系统优化配置及控制研究    李军徽

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究    孙玉伟

数字化光伏并网系统的逆变技术研究    张文

基于交流母线的光伏逆变器研究    李富国

基于双馈风力发电系统的微电网运行控制与分析    马晶晶

基于组合式逆变器并网发电的控制策略研究    李鹏程

光伏并网系统中的无功检测与补偿技术研究    王周龙

分布式光伏并网发电系统控制研究    王富卿

分布式储能对微网运行特性的作用研究    王中秋

光伏并网逆变器的研究    曹建平

基于Quasi-Z源逆变器的光伏发电系统    李丰林

微网系统能量管理技术研究    王宁

基于分区控制的光伏并网功率调节系统研究    吴春洋

CMOS锁相环PLL的设计研究    李桂华,孙仲林,吉利久

DSP与PC机串口的高速数据通信的实现    蔡琳洁,陶然,王卫江

基于DSP的混合有源电力滤波系统数字控制器的设计    刘贤兴,廖志凌,张新华,杨泽斌

采用负载电流检测控制方式的单相并联混合型有源电力滤波器    王跃,杨君,王兆安,苏晓勃,曾志东

基于广义积分迭代算法的有源滤波器三重变结构控制    涂春鸣,罗安

基于DFT谐波检测方法的大容量并联型有源电力滤波器的研制    雷万钧,李红雨,卓放,吴隆辉,王兆安,林烽,纪勇

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

逆变器数字多环控制技术研究    李俊林,熊健,康勇

无功补偿技术在光伏并网发电系统孤岛检测中的应用    禹华军,潘俊民

30kVA并联型有源电力滤波器装置的研制    卓放,杨君,胡军飞,王兆安

蓬勃发展的青海省光伏事业    刘宏;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

与建筑相结合的光伏并网发电示范电站    张艳红;张兴;林闽;吕绍勤;张崇巍;

光伏建筑一体化并网发电系统的智能控制    单竹杰;

带MPPT的光伏并网系统在家用空调器中的应用    吕哲;沈锦飞;谢峰;

基于DSP的光伏并网发电系统的设计    孙奇;

一种光伏独立发电控制系统    吴春华;张翼;肖鹏;崔开涌;陈国呈;

户用太阳能光伏发电系统的设计与研究    薛太林;王长柱;安慧仙;

多路并网光伏发电系统的仿真与分析    程军照;李澍森;张腾飞;

基于功率平衡原理的最大功率点算法实现    张超;赵德安;何湘宁;

串联型Z源光伏并网发电系统    魏居魁;汤雨;谢少军;

浅析光伏并网发电系统研究中的关键问题    隋岗;韩嵩;

燃料电池发电系统结构与逆变控制研究    沈国桥;徐德鸿;朱选才;奚淡基;

燃料电池发电系统结构与逆变控制研究    沈国桥;徐德鸿;朱选才;奚淡基;

三相电压源逆变器中d，q电流分量的解耦控制    杨霞;李新叶;吴红波;郭庆鼎;

阶梯电压级联式逆变器的原理与实现    孙凯;陆晓楠;黄立培;

新型单级Buck—Boost光伏逆变器的研究    吴铁洲;柏祎山;周杨;吴麟章;

抗三相不平衡负载的独立光伏发电系统的设计    伍春生;杨子龙;廖华;王一波;徐正国;许洪华;

单级式光伏发电系统最大功率点跟踪控制策略    赵国强;宋占魁;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制    孙亚宁;

基于微分几何理论的微网系统Z源逆变器并网控制研究    陈艳;周林;郭珂;代璐;

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

中国南车光伏逆变器 实现高海拔并网发电    证券时报记者 刘征

鸟巢100kW光伏并网发电系统为绿色奥运增“光”    无锡尚德太阳能电力有限公司 朱知洋　张光春 施正荣

太阳能光伏发电系统在海上的应用    李涛

国电黄金埠电厂发电了    卢新民

“国字号”直驱式变速恒频风力发电机并网发电    首席记者 张苓 通讯员 王耀军 牟玉红

国内首台1.5兆瓦半直驱风电机组依兰并网发电    齐智杰　记者 姜雪松

鸿基焦化热电站变废为宝并网发电成功    通讯员 杨生福　梁涛 唐怀军

国电龙华延吉热电有限公司机组竣工投产    记者 王春荣

克旗赛罕坝Ⅱ期风电首批机组成功并网发电    通讯员 燕学有

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

户用式光伏并网发电控制策略的研究    任碧莹

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

燃料电池并网逆变技术研究    沈国桥

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

分布式光伏并网发电技术研究    毕磊

基于光伏智能功率模块的单相光伏并网系统研究    武剑

光伏并网发电系统关键技术的研究    杨巍

户用光伏发电系统控制策略的研究    董博

单相光伏并网发电系统的研究    单琳

基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究    蔡晓峰

三相光伏并网系统控制策略的研究    常超

基于储能技术的光伏发电系统最大功率点跟踪控制研究    李楠

光伏发电并网控制技术    戴靖

并网光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究    纪芳