基于直流微网的光伏系统研究

【摘要】：随着针对分布式发电的研究的深入,微网因为有着极其适合接入分布式电源的优势成为电网技术的新方向。微网是由微源、负荷、控制系统等组成的小型电网。联网模式下,微网与主网通过公共连接点相连,能量可以通过公共点双向流动,该公共联接点一般使用双向的AC/DC换流器。作为微网技术的分支,直流微网有着比交流微网更独特的优势。同时由于微源接入直流母线不需要考虑相位和频率,使得微源接入更加简易方便。 近年来,政府大力发展光伏产业,国内兴建了许多光伏发电工程,故本选取了尤其适于直流并网的光伏发电系统为研究对象,旨在分析光伏电池作为典型的分布式电源接入直流微网的运行与控制。现在的光伏电池主要采用集中式MPPT结构来进行最大功率跟踪,这种结构的光伏电池结构简单,成本较低,但其缺点是遇到阴影遮挡时会造成失配,系统输出功率大幅降低。本论文给出两种结构的光伏系统：一种为上述的集中式MPPT结构,一种为分布式MPPT结构。分布式MPPT结构的光伏系统在阴影遮挡时效率很高。两种结构的光伏系统可以在不同场合配合用户特定的需求所选用。 本文在交流微网的基础上提出了直流微网的典型结构与特点,分析了直流微网中连接的不同类型微源和储能单元的工作原理、功率输出特性。以光伏电池为接入直流微网的分布式电源的代表,根据光伏电池的工作原理分析其等效电路和数学模型,在MATLAB/Simulink环境下建立了光伏电池组件的仿真模型,使用该模型连接DC/DC变换电路组成自控制光伏组件(SCPVM),并给出一种改进的增量电导法的MPPT最大功率跟踪策略。建立了可应用于直流微网的不同结构的光伏系统,对于不同结构的光伏系统分析了其各自的输出特性。然后本文建立了集中式MPPT和分布式MPPT结构的光伏系统的仿真模型,分析了不同结构的光伏系统输出特性,验证了其模型与控制策略的正确性。 【关键词】：直流微网 分布式发电 光伏发电 MPPT最大功率跟踪
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 关于微电网10-12
• 1.2.2 关于光伏发电12-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 第2章 直流微电网15-30
• 2.1 分布式电源15-18
• 2.1.1 分布式发电技术15-16
• 2.1.2 分布式发电对电力系统的影响16-18
• 2.2 直流微网18-20
• 2.2.1 直流微网的提出18-19
• 2.2.2 直流微网结构19-20
• 2.3 直流微电网中的分布式电源和储能单元及其特性20-24
• 2.3.1 微型燃气发电机20-21
• 2.3.2 风力发电21-22
• 2.3.3 燃料电池22-24
• 2.4 直流微网中分布式电源的接口电路及控制策略24-29
• 2.4.1 PWM整流电路及其控制策略24-26
• 2.4.2 直流斩波电路及其控制策略26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 光伏电池组件单元原理及其建模仿真30-45
• 3.1 光伏电池组件原理30-34
• 3.1.1 光伏电池的基本原理30-31
• 3.1.2 光伏电池的等效电路和数学模型及输出特性31-32
• 3.1.3 光伏电池的输出特性32-34
• 3.2 光伏电池组件MATLAB/Simulink仿真34-36
• 3.2.1 光伏电池的仿真模型搭建34-35
• 3.2.2 光伏电池的MATLAB/Simulink仿真35-36
• 3.3 光伏电池最大功率跟踪36-41
• 3.3.1 SCPVM中的DC/DC变换电路37-38
• 3.3.2 改进的增量电导法38-40
• 3.3.3 改进的增量电导法MATLAB/Simulink模型40-41
• 3.4 基于MATLAB/Simulink的光伏电池最大功率跟踪仿真41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 光伏系统设计及其建模仿真45-54
• 4.1 光伏系统结构45-46
• 4.2 集中式MPPT结构光伏系统仿真46-50
• 4.3 分布式MPPT结构光伏系统仿真50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果60-61
• 致谢61

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