光伏发电系统中几个控制问题的研究及仿真

【摘要】：进入21世纪以来,新能源开发成为研究热点,其中太阳能因其取之不尽、洁净等优点受到关注,而光伏发电是太阳能众多应用中最为重要的一个,可以并网发电,家庭户型发电,路灯发电等。光伏发电的缺点是光电转化效率低,成本高,并网中存在诸多问题,因此光伏系统中的控制问题是研究的重要内容。本文主要在最大功率跟踪控制、逆变器控制及并网控制方面做了研究,研究的主要内容如下： 1)最大功率跟踪控制对提高光电转化效率有重要影响,在建立了多种天气下的光照模型及光伏电池模型后,对常用的几种最大功率跟踪控制方法进行分析,提出基于光强阈值的新MPPT方法,并验证了本方法适用于多种天气场合,在一天中比普通一种方法获得明显多的能量。 2)不同的逆变器结构给系统带来不同的影响,在分析了逆变器结构及常用逆变器控制方法后,改进了三相中性点钳位逆变器带LCL滤波器的电压定向控制方法,此方法可消除电压电流谐波,解决过流问题,能有效保证电能质量及系统稳定性。 3)为了保证输出电能的质量,对并网电流采用了合适的控制方法,对控制q轴电流的PI控制器的输出加入电流前馈补偿器,解决了PI控制器的滞后反应。最后对孤岛效应的检测方法做了分析,对提出的几种控制方法进行了MATLAB仿真,仿真的结果验证了所提出方法的有效性及正确性。 研究光伏发电系统的关键控制方法有助于构建更稳定及高效的系统,能在实际系统中降低发电成本、提高系统稳定性及安全性,是值得深入研究的一个课题。 【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪 并网控制 MATLAB仿真
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.2 光伏发电系统简介8-10
• 1.2.1 光伏发电系统分类及应用8-10
• 1.2.2 光伏发电发展现状与趋势10
• 1.3 几个控制问题的研究现状10-13
• 1.3.1 最大功率跟踪控制11
• 1.3.2 逆变器控制11-12
• 1.3.3 并网控制12-13
• 1.4 本论文的任务和主要工作13-14
• 2 光伏发电系统中的模型14-21
• 2.1 光照模型14-16
• 2.1.1 晴天天气下光照模型14-15
• 2.1.2 多云天气下光照模型15
• 2.1.3 阴天雾天天气下光照模型15-16
• 2.2 光伏电池16-19
• 2.2.1 光伏电池简介16-17
• 2.2.2 光伏电池模型17-19
• 2.3 基于光强阈值的新MPPT控制方法模型19
• 2.4 本章小结19-21
• 3 光伏发电系统的几个控制问题研究21-46
• 3.1 MPPT控制研究21-26
• 3.1.1 光伏电池特性分析21-22
• 3.1.2 常用MPPT控制方法分析22-24
• 3.1.3 基于光强阈值的新MPPT控制方法研究24-26
• 3.2 逆变器控制研究26-40
• 3.2.1 并网逆变器的拓扑结构27-30
• 3.2.2 并网逆变器交流侧滤波电路30-35
• 3.2.3 逆变器控制方法分析及改进35-40
• 3.3 并网控制研究40-45
• 3.3.1 并网控制策略研究40-42
• 3.3.2 孤岛效应检测方法42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 光伏发电系统的几种控制方法的仿真与分析46-57
• 4.1 MPPT控制方法仿真结果及分析46-52
• 4.1.1 晴天天气时本文新MPPT控制方法仿真结果48-49
• 4.1.2 多云天气时新MPPT控制方法仿真结果49-51
• 4.1.3 阴天雾天天气时新MPPT控制方法仿真结果51-52
• 4.2 并网控制策略仿真结果及分析52-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 总结和展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63

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