光伏并网发电系统控制策略的研究

【摘要】：随着全球范围内能源危机的日益严重，世界各国对新能源的开发和应用越来越重视。光伏发电作为一种可持续、无污染的新能源，是未来能源的重要组成部分。近年来，光伏并网发电已经成为光伏应用的主流。本文以光伏并网发电系统的控制策略为主要研究对象，对光伏并网发电系统的三个核心问题进行深入的研究与分析。这三个问题是：太阳电池的最大功率点跟踪，光伏并网发电逆变器的控制策略和并网系统的孤岛检测。这三个方面是提高光伏发电效率的主要着手点。 首先，本文介绍了光伏电池的发电原理以及其电路特性，在此基础上研究分析最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的原理。最大功率点跟踪效果直接影响到光伏并网系统的工作效率，本文分析了几种常见的MPPT方法，并采用电导增量法进行仿真验证。 其次，在参考大量国内外资料的基础上研究光伏并网发电系统的常用控制方法。系统采用单级式三相并网结构，选用重复-PI控制作为光伏并网逆变器的控制策略，采用空间矢量脉冲宽度调制(Space vector pulse width modulation，SVPWM)技术输出PWM波，并提出一种新颖的变步长细分锁相方法实现锁相。 再次，介绍光伏并网系统中的孤岛效应的定义及产生原因，给出国际通用的孤岛检测的相关标准，分析研究几种被动式和主动式孤岛检测方法，并采用一种基于正反馈的有功干扰法实现孤岛检测。 最后，在理论分析的基础上利用Matlab仿真平台进行MPPT和光伏并网逆变器的建模仿真，并对仿真波形进行分析。 【关键词】：三相光伏并网 MPPT 重复-PI SVPWM 锁相环 孤岛检测
【学位授予单位】：郑州轻工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 光伏并网的发展现状及趋势8-11
• 1.2.1 国外光伏产业发展现状9-10
• 1.2.2 国内光伏产业发展现状10-11
• 1.3 光伏并网发电系统概述11-15
• 1.3.1 光伏并网发电系统的分类与基本组成11-13
• 1.3.2 光伏并网发电系统的拓扑13-14
• 1.3.3 光伏并网发电系统的主要控制策略14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第二章 光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）方法的研究16-24
• 2.1 太阳能电池概述16-17
• 2.2 太阳能电池的数学模型17
• 2.3 太阳能电池的电气特性17-19
• 2.4 太阳电池的最大功率点跟踪方法19-22
• 2.4.1 恒电压跟踪法19-20
• 2.4.2 电导增量法20-21
• 2.4.3 扰动观测法21
• 2.4.4 模糊逻辑控制21-22
• 2.5 MPPT 仿真实验22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 光伏并网逆变器控制策略的研究24-47
• 3.1 单级式三相并网控制器的数学模型24-25
• 3.2 系统整体控制策略分析25-26
• 3.3 重复-PI 控制器设计26-34
• 3.3.1 重复控制原理26-29
• 3.3.2 重复控制器结构及性能分析29-33
• 3.3.3 重复 PI 复合控制策略33-34
• 3.4 空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)34-38
• 3.4.1 SVPWM 的原理及扇区判断34-36
• 3.4.2 各个扇区开关持续时间的计算36-38
• 3.5 锁相环设计38-43
• 3.5.1 锁相环的原理39
• 3.5.2 软件锁相39-41
• 3.5.3 变步长细分锁相41-43
• 3.6 光伏并网发电系统控制策略的仿真43-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第四章 孤岛效应的研究47-54
• 4.1 孤岛效应的概念47-48
• 4.2 国际通行标准中对孤岛检测方法的要求48
• 4.3 孤岛检测方法48-51
• 4.3.1 被动式孤岛检测48-49
• 4.3.2 主动式孤岛检测49-51
• 4.4 基于正反馈有功干扰的孤岛检测方法51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 总结与展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-62
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录62-63
• 附录2 攻读硕士学位期参加的科研课题63

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