光伏接口建模及控制方法研究

【摘要】：随着化石能源的逐步缺少和生态环境日益恶化,开发出无污染或少污染的可再生能源已成为解决世界能源问题的必经之路。考虑到能源利用中的环境因素和开发潜力,太阳能由于其取之不尽用之不竭、近乎无污染成为了可再生能源中最具发展前景的能源之一。太阳能利用方式有多种,其中光伏发电是太阳能利用的主流,因此太阳能光伏发电技术日益受到重视和关注。本文以三相光伏并网发电系统为研究对象,重点研究了能量变换环节DC/DC、DC/AC的控制策略,从系统拓扑结构、最大功率跟踪、参数选择、逆变控制等方面做了详细的分析和仿真验证。 本文从光伏发电系统组成,主电路拓扑、滤波电路、系统分类和并网逆变控制方面进行了整体研究,选取双级式三相三电平电路和LCL滤波电路作为系统主电路。对各种最大功率点跟踪(MPPT)算法进行了分析,选用传统扰动观测法作为MPPT研究的基础。在传统扰动观测法的一般原理基础上,提出了一种基于牛顿差值的变步长扰动观测法,通过仿真结果证明了该改进控制算法的正确性和有效性。 最后,本文对逆变器的并网控制策略进行了详细的研究和分析,确定了采用电压电流双闭环控制的控制策略,按照选定的控制策略分别对该系统进行了参数设计和仿真建模,并且利用Matlab/Simulink软件进行系统建模仿真,验证了该系统建模的正确性。 配合上述理论研究,在论文研究中进行了仿真建模,仿真结果验证了所提出方法的有效性。 【关键词】：光伏发电 三相并网逆变 最大功率跟踪 扰动观测 电压电流双闭环控制
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 光伏发电意义及背景11-12
• 1.2 光伏发电现状12-19
• 1.2.1 光伏发电历史13-14
• 1.2.2 光伏发电技术的现状与发展14-18
• 1.2.3 存在的问题18-19
• 1.3 光伏发电概述19-21
• 1.3.1 光伏发电系统分类19
• 1.3.2 光伏并网发电的标准19-20
• 1.3.3 光伏发电技术的几个关键技术问题20-21
• 1.4 本文主要内容21-23
• 第二章 光伏阵列特性与并网电路结构选择23-37
• 2.1 光伏电池的基本工作原理23-25
• 2.2 光伏电池的电特性25-33
• 2.2.1 光伏电池的分类25-27
• 2.2.2 光伏电池等效模型27-29
• 2.2.3 光伏电池的伏安特性曲线29-33
• 2.3 三相光伏逆变器主电路结构选择33-36
• 2.3.1 三相电压源型和电流源型逆变器比较33-34
• 2.3.2 三相逆变器输出滤波器结构比较34-35
• 2.3.3 三相逆变器主电路结构比较35-36
• 2.3.4 三相逆变器主电路拓扑36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 基于BOOST电路的MPPT控制方法研究37-59
• 3.1 MPPT的基本工作原理37-38
• 3.2 常见光伏电池MPPT方法38-45
• 3.2.1 固定电压法38
• 3.2.2 扰动观测法38-40
• 3.2.3 电导增量法40-42
• 3.2.4 模糊逻辑控制法42-44
• 3.2.5 其它MPPT方法44
• 3.2.6 基于牛顿插值的变步长扰动观测法44-45
• 3.3 DC/DC变换电路实现MPPT原理45-49
• 3.3.1 Boost电路拓扑45-46
• 3.3.2 Boost电路工作原理46-48
• 3.3.3 Boost实现MPPT的理论依据48
• 3.3.4 Boost电路参数计算48-49
• 3.4 控制器的设计49-57
• 3.4.1 PID控制原理49-51
• 3.4.2 PI控制器的设计51-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第四章 三相光伏并网系统分析59-71
• 4.1 光伏并网系统描述59-60
• 4.2 系统工作原理分析60-61
• 4.3 逆变器分类与数学模型61-66
• 4.3.1 按能量转换环节分类的逆变器拓扑62-64
• 4.3.2 三相逆变器数学模型64-66
• 4.4 并网控制66-68
• 4.5 逆变器控制原理68-69
• 4.6 本章小结69-71
• 第五章 光伏并网系统的仿真研究及结果分析71-89
• 5.1 Matlab/Simulink仿真软件环境介绍71-72
• 5.2 光伏组件模块72-75
• 5.2.1 光伏组件模型72-74
• 5.2.2 光伏组件仿真结果分析74-75
• 5.3 基于电路的最大功率算法仿真75-82
• 5.3.1 最大功率跟踪Matlab仿真75-77
• 5.3.2 仿真结果分析77-82
• 5.4 三相逆变器并网仿真82-88
• 5.4.1 仿真模型82-83
• 5.4.2 仿真结果分析83-88
• 5.5 本章小结88-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-99
• 附录 攻读学位期间学术研究成果99

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