非隔离型光伏发电系统MPPT及并网运行的研究

【摘要】：随着现代社会的快速发展，化石能源的日渐枯竭以及过度消耗造成的环境污染等问题日趋严重，这已经逐渐影响到了人们正常的生产和生活，人们迫切需要转变传统能源思维，寻找一种可持续利用的清洁能源替代传统能源。光伏发电具有储量大、较安全、零污染等诸多优点，所以不少国内外专家都专注于研究光伏发电的安全高效利用，在此背景下，本文主要研究了以下三点内容：(1)光伏阵列的高效率输出；(2)光伏发电的高质量并网；(3)并网系统拓扑的安全可靠。 在对传统最大功率点跟踪控制工作原理和控制效果理论分析的基础上，指出了传统控制策略无法保证跟踪精度和速度上的兼顾，因此根据光伏阵列的输出特性，研究了一种新型分阶段变步长电导增量法，该控制策略较好地解决了跟踪精度和速度相矛盾的问题，提高了光伏阵列的输出效率。 在光伏发电系统并网控制方面，本文研究了直流母线电压外环、并网电流内环的SPSVPWM-deadbeat新型并网控制策略，该策略通过抗干扰三点判别法进行实时电感辨识，克服了传统无差拍控制依赖精确系统模型的缺陷，提高了在外界条件变化的情况下对并网电流的精确控制，保证了光伏并网电流的高质量。 为解决非隔离光伏并网发电系统存在的共模漏电流安全隐患，首先从漏电流生成原因上进行深入分析，在此基础上研究了一种改进型Heric非隔离拓扑，该拓扑在保持高效率的同时，进一步提高了抑制漏电流的性能。 此外，本文根据3kW光伏发电系统的技术指标，完成了系统硬件部分和软件部分的设计，硬件部分包括驱动、采样、保护以及电源电路等，软件部分包括主程序、数字锁相子程序和PWM生成子程序等。最后，对系统进行了相关仿真和实验验证，对比结果表明，本文研究的新型控制策略和拓扑可以更好地实现光伏发电安全可靠高效率地利用。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 并网控制 电感辨识 非隔离拓扑
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 光伏发电的研究背景及意义7-8
• 1.2 光伏发电现状及发展8-11
• 1.2.1 国外光伏发电现状及发展8-9
• 1.2.2 国内光伏发电现状及发展9-11
• 1.3 光伏并网发电系统关键技术及研究现状11-13
• 1.3.1 最大功率点跟踪(MPPT)控制11-12
• 1.3.2 并网控制策略12
• 1.3.3 并网逆变器拓扑12-13
• 1.4 本文研究主要内容13-15
• 第二章 非隔离型光伏发电系统总体研究15-23
• 2.1 光伏阵列的研究15-19
• 2.1.1 光伏电池光电转换原理15
• 2.1.2 光伏电池分类及主要性能参数15-16
• 2.1.3 光伏电池等效电路分析16-17
• 2.1.4 光伏阵列的输出特性17-18
• 2.1.5 光伏阵列 Simulink 模型搭建及仿真18-19
• 2.2 光伏并网逆变器概述19-22
• 2.2.1 隔离型光伏并网逆变器20-21
• 2.2.2 非隔离型光伏并网逆变器21-22
• 2.3 系统方案总体设计22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 光伏发电 MPPT 控制策略的研究23-36
• 3.1 传统 MPPT 控制策略23-27
• 3.1.1 扰动观察法23-24
• 3.1.2 电导增量法24-25
• 3.1.3 固定电压/电流法25-26
• 3.1.4 三点比较法26-27
• 3.2 分阶段变步长电导增量法27-32
• 3.3 MPPT 仿真分析32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 光伏发电系统并网控制策略的研究36-50
• 4.1 光伏发电系统并网控制原理36
• 4.2 PWM 实现方式36-38
• 4.3 传统并网控制策略38-39
• 4.4 SPSVPWM-deadbeat 并网控制策略39-44
• 4.5 光伏发电系统软件设计44-47
• 4.5.1 软件设计主程序44-45
• 4.5.2 数字锁相实现45-46
• 4.5.3 PWM 生成46-47
• 4.6 并网控制仿真分析47-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第五章 光伏发电系统并网拓扑的研究50-63
• 5.1 非隔离型光伏并网逆变器的共模漏电流分析50-55
• 5.2 改进 Heric 非隔离拓扑55-58
• 5.3 并网系统硬件电路设计58-61
• 5.3.1 主电路开关管选择58
• 5.3.2 驱动电路设计58-59
• 5.3.3 采样电路设计59-60
• 5.3.4 保护电路设计60-61
• 5.3.5 电源电路设计61
• 5.4 系统实验与分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文68

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