光伏发电系统的控制策略研究

【摘要】：全球不断增长的能源需求给每个国家带来了环境污染和能源危机两个难题。新能源技术及节能技术已成为全球能源投资增长的主要领域，特别是清洁、无污染的太阳能光伏发电技术。但是，目前光伏发电投入成本仍然比较高、转换效率较低，为了更有效的利用太阳能，提高光伏发电系统的转换效率，光伏发电系统的控制策略的研究，对太阳能的开发与利用有着重要的意义。 本论文以最大限度利用太阳能为主要目标，对光伏发电系统的控制技术进行了深入的研究，具体内容如下： （1）在深入了解光伏电池工作原理的基础之上，研究了光伏电池的等效电路并建立了光伏电池的数学模型，运用MATLAB/Simulink建立了光伏阵列仿真模型，并在此基础之上分析了光伏电池的输出特性。文章给出了四种不同类型的光伏电池仿真模型，为实现不同情况下的系统仿真、理论研究和系统设计提供了基础保证。 （2）介绍了MPPT技术的概念和原理，在分析几种常用的MPPT算法的基础上，分别对几种算法做了改进，并在此基础上建立了光伏发电系统MATLAB仿真模型和硬件验证电路，并分别在仿真平台验和硬件样机上证了几种改进算法的有效性。 （3）在分析了蓄电池充电特性与充电方法的基础上，提出了一种充电协调控制策略；使光伏电池组件与铅酸蓄电池相互协调工作，在不损害蓄电池前提下，使光伏电池阵列与铅酸蓄电池工作在最佳状态，最大限度地利用太阳能，使铅酸蓄电池储存更多的能量，以提高光伏发电系统的效率。 （4）介绍了光伏并网发电系统，建立了单相两极光伏并网发电系统的仿真模型，并将变步长INC算法和PO应用到光伏并网仿真模型上，通过仿真验证了变步长电导增量算法能提高系统跟踪效率。 【关键词】：光伏电池阵列 最大功率点跟踪 铅酸蓄电池 单相两级光伏并网发电系统
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景及意义12-15
• 1.1.1 太阳能应用的背景12-13
• 1.1.2 太阳能利用形式与光伏发电的特点13-15
• 1.2 光伏产业发展现状15-18
• 1.2.1 国外光伏发电的发展现状15-17
• 1.2.2 国内光伏发电的发展现状17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第二章 光伏电池建模及其仿真分析19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 光伏电池工作原理19-20
• 2.3 光伏电池等效电路和数学模型分析20-22
• 2.4 光伏电池 MATLAB 仿真模型22-30
• 2.4.1 传统模型23-25
• 2.4.2 S 函数电池模型25-26
• 2.4.3 通用型电池模型26-28
• 2.4.4 改进型电池模型28-30
• 2.5 光伏电池输出特性仿真与结果分析30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 最大功率追踪控制算法的研究33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 MPPT 原理33-35
• 3.3 MPPT 算法介绍及其仿真分析35-50
• 3.3.1 恒定电压法及其改进方法35-36
• 3.3.2 扰动观察法及其改进算法36-42
• 3.3.3 电导增量法及其改进算法42-46
• 3.3.4 模糊控制算法46-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 光伏发电系统蓄电池充电算法研究51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 蓄电池充电算法简介51-52
• 4.3 光伏发电系统中蓄电池的充电策略52-54
• 4.4 充电算法仿真验证54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 光伏单相并网发电系统中 MPPT 的仿真实现57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 光伏并网系统简介57-61
• 5.2.1 逆变电路分类58
• 5.2.2 逆变拓扑介绍58-60
• 5.2.3 单相两级逆变系统原理60-61
• 5.3 单相两级并网电路 MPPT 仿真实现61-64
• 5.3.1 自适应 INC 算法在单相两级并网发电中的实现61-63
• 5.3.2 P&O 算法在单相两级并网发电中的实现63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 基于硬件平台的 MPPT 算法验证65-76
• 6.1 引言65
• 6.2 DC/DC 变换电路选择及参数设计65-68
• 6.3 外围硬件电路设计68-71
• 6.4 系统控制器的选择与介绍71
• 6.5 系统软件部分设计71-73
• 6.6 实验结果及分析73-75
• 6.7 应用前景分析75
• 6.8 本章小结75-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 本文的主要工作及贡献76-77
• 7.2 不足之处与进一步研究展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文82

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