光伏并网的MPPT策略与孤岛效应及其预防研究

【摘要】：光伏发电已成为当今世界开发新能源的热点，而光伏并网发电是光伏利用的主要发展趋势，本文针对光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪和孤岛效应的检测技术进行深入的分析和研究。 首先，本文通过对传统的最大功率点跟踪算法原理和优缺点进行对比分析，在此给出一种新颖的基于中心差分法的最大功率点跟踪方法，建立了MATLAB仿真模型，仿真结果证明了此算法的正确性和有效性，既提高了最大功率点的精度，又对振荡具有良好的抑制效果。 其次，频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波，而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效。本文给出一种基于无功功率控制的孤岛检测法，与传统方法相比，该方法输出波形谐波含量小，仿真结果显示逆变器能够及时地检测出孤岛并关闭并网发电系统。 最后，基于对光伏并网发电系统详细的分析研究与归纳总结，设计了一台实验用3KW光伏并网发电装置，以TMS320LF2812为控制核心，实现光伏发电系统的最大功率跟踪、并网逆变、并网通讯及显示等，实验结果证明，系统并网逆变器输出波形总电流谐波畸变率THD(total harmonic distortion)低于3%，功率因数高于0.99，系统整机效率为95%，满足预期的技术指标，实验结果表明了设计的有效性。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 中心差分法 孤岛检测 无功功率控制
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 太阳能光伏发电的背景及意义7-8
• 1.2 国内外光伏发电产业的现状及展望8-9
• 1.2.1 国外光伏发电产业的现状和展望8-9
• 1.2.2 我国光伏发电产业的现状和展望9
• 1.3 光伏并网发电系统及其关键技术9-12
• 1.3.1 最大功率点跟踪控制的研究情况10-11
• 1.3.2 孤岛效应与预防的研究情况11-12
• 1.4 本文的研究任务与主要内容12
• 1.5 本文创新点12-13
• 第二章 光伏电池阵列最大功率点跟踪控制方法的研究13-25
• 2.1 光伏电池介绍13
• 2.2 光伏电池阵列的工作特性13-15
• 2.3 传统的光伏电池阵列 MPPT 控制方法15-17
• 2.3.1 定电压跟踪法15
• 2.3.2 扰动观测法15-16
• 2.3.3 电导增量法16-17
• 2.4 基于中心差分法的 MPPT 算法17-23
• 2.4.1 基于中心差分法的 MPPT 算法原理17-19
• 2.4.2 基于中心差分法的 MPPT 算法设计19-21
• 2.4.3 基于 MATLAB 的系统仿真与分析21-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第三章 孤岛效应及其检测方法的研究25-37
• 3.1 孤岛效应概述25
• 3.2 孤岛效应发生的机理及其检测25-27
• 3.2.1 孤岛效应发生机理25-26
• 3.2.2 孤岛效应的检测26
• 3.2.3 孤岛效应的检测标准26-27
• 3.3 常用的孤岛效应检测方法27-31
• 3.3.1 被动式孤岛检测方案28
• 3.3.2 主动式孤岛检测方案28-31
• 3.4 基于无功功率控制的孤岛检测法31-36
• 3.4.1 基于无功功率控制的孤岛检测法原理31-33
• 3.4.2 算法分析33-35
• 3.4.3 仿真验证35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 3KW 光伏并网发电实验系统的设计37-47
• 4.1 DC/DC 变换器主要参数设计37-39
• 4.1.1 电感的选择37-38
• 4.1.2 开关管的选择38
• 4.1.3 二极管的选择38
• 4.1.4 电容的选择38-39
• 4.2 DC/AC 变换器的主要参数设计39-40
• 4.2.1 开关管的设计39-40
• 4.2.2 吸收电容的选择40
• 4.3 LC 滤波电路主要参数选择40-41
• 4.3.1 滤波电路中电感的选择40-41
• 4.3.2 滤波电路中电容的选择41
• 4.4 DSP 的选用及其外围电路设计41-46
• 4.4.1 DSP 的选择41
• 4.4.2 辅助电源的选择41-42
• 4.4.3 信号采样电路42-43
• 4.4.4 保护电路43-44
• 4.4.5 IGBT 的驱动电路44-45
• 4.4.6 MOSFET 的驱动电路45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 光伏并网发电实验系统的验证分析47-53
• 5.1 在线运行数据监控47
• 5.2 MPPT 实验监控及分析47-50
• 5.3 系统并网实验及分析50
• 5.4 孤岛效应检测实验及分析50-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 论文工作总结53
• 6.2 对以后工作的展望53-55
• 致谢55-57
• 参考文献57-61
• 附录61-63
• 附录 A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文61-62
• 附录 B 相关硬件电路62-63

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