户用型光伏并网发电关键技术的研究

【摘要】：在传统能源紧缺,环境问题日益突出的今天,太阳能光伏发电由于其可再生性、清洁性及取之不尽、用之不竭、无污染、无噪声等优点,成为我国新能源产业发展的重要方向。户用型光伏并网发电在整个光伏发电系统中占据了主导地位,而如何高效利用太阳能,降低单位发电量的价格,成为推广户用型光伏并网发电面临的主要问题。户用型光伏并网发电中存在的光伏电池特性、最大功率点跟踪控制技术、并网逆变器控制策略和孤岛检测等一些实际问题。本文针对上述问题进行研究,主要内容包括如下几个方面:首先,论文分析了光伏电池的工作原理、通过分析简化得到光伏电池的工程用数学模型,然后据此在MATLAB中搭建光伏电池的仿真模型,通过对模型进行仿真,验证了该电池模型的特性曲线与厂家给出的参数相吻合。接着,分析最大功率点跟踪策略的基本原理,对比主要的最大功率点跟踪控制算法的优缺点。详细研究了传统扰动观测法在最大功率点跟踪过程中存在振荡和误判的原因,并提出改进方法。本文提出带滞环比较的变步长扰动观测法,该方法跟踪最大功率点时具有响应快、稳态时输出电压几乎无波动,环境快速变化不会误判等优点。然后,介绍了户用型光伏并网逆变器的主电路拓扑结构,分析光伏并网控制的基本原理。针对并网电流的跟踪控制,提出了改进型单相锁相环方案;分析常规并网电流控制方案,改进基于电网电压前馈的输出电流闭环控制策略来解决并网控制问题;该方法输出电流谐波含量THD较小,具有良好的控制效果。最后,分析了光伏系统中的孤岛效应产生机理,常规的主动频率偏移法AFD检测孤岛效应中的延迟和检测盲区的问题,并改进基于周期扰动的正反馈主动频率偏移AFDPF孤岛检测方法。详细研究AFDPF方法存在的检测盲区范围,通过优化扰动参数,实现了无盲区检测,编写改进的AFDPF反孤岛运行算法程序。仿真表明:该算法具有检测速度快,无检测盲区和负载阻抗特性对检测时间影响较小等优点。 【关键词】：户用型 光伏发电 最大功率点跟踪 并网控制 孤岛检测 正反馈主动频率偏移
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-29
• 1.1 课题背景与意义18-19
• 1.2 光伏并网发电技术的发展19-23
• 1.3 户用型光伏并网发电的关键技术的研究现状23-27
• 1.4 本文的主要研究内容27-29
• 2 光伏电池模型29-41
• 2.1 光伏电池工作原理29-33
• 2.2 光伏阵列的建模和工程计算方法33-36
• 2.3 光伏电池MATLAB仿真模型与测试36-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 光伏发电最大功率点跟踪技术41-60
• 3.1 最大功率点跟踪的基本原理41-42
• 3.2 几种常用的的最大功率点跟踪方法分析与比较42-53
• 3.3 带滞环比较的变步长扰动观测法53-59
• 3.4 本章小结59-60
• 4 户用型光伏并网逆变器控制策略的研究60-71
• 4.1 户用型光伏并网逆变器的电路拓扑结构60-63
• 4.2 光伏并网逆变器控制的基本原理63
• 4.3 改进型单相锁相环技术63-65
• 4.4 户用型光伏并网逆变器的控制策略65-70
• 4.5 本章小结70-71
• 5 光伏并网发电系统的孤岛效应及反孤岛策略研究71-85
• 5.1 孤岛效应的基本问题71-72
• 5.2 孤岛效应的发生与检测标准72-74
• 5.3 主动移频式孤岛检测74-80
• 5.4 仿真分析80-84
• 5.5 本章小结84-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-92
• 附录92-96
• 作者简历96-98
• 学位论文数据集98

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