光伏并网逆变器的研究

【摘要】：最大功率点跟踪控制和并网逆变控制是光伏并网逆变器的两大关键性问题,对其进行研究有利于提高光伏并网逆变器的发电效率和供电质量。目前,常用的最大功率点跟踪控制方法很多,但仍然存在跟踪精度差和光照突变情况下容易发生误判的问题,因而需要对其进行深入研究和改进；另外,传统的直接功率控制策略具有算法简单、控制方便的优点,但同时存在开关频率不固定和电压定向不准确的问题,因而有待进一步改进和提高。 本文首先分析了光伏电池的等效电路,并在其数学模型的基础上搭建了仿真模型,利用该模型对光伏电池的输出特性进行了分析。其次,对四款典型的DC-DC变换器进行了分析和比较,从中选取升压变换器作为光伏DC-DC变换器,接着分析了电导增量法、扰动观察法、恒定电压法和自适应扰动法的工作原理和优缺点,在恒定电压法和自适应扰动法的基础上设计了一种双模式控制法,解决了上述几种控制方法中存在的跟踪精度差和光照突变情况下容易发生误判的问题,并用MATLAB进行建模仿真,验证设计方案的可行性。随后,对传统的直接功率控制策略进行了深入研究和分析,针对其存在的问题,进行相应改进,用锁相环代替扇区选择器,保证了输出电流与电网电压同频同相,解决了电压定向不准确的问题；用空间矢量SVPWM代替滞环比较器和开关状态表,解决了开关频率不固定的问题,并同时提高了控制的精度和稳定性,有效的降低了谐波含量；在有功功率参数设定方面也进行了改进,使系统能根据能量变化实时调整输出电流,将中间母线电压稳定在设定值,从而保障了前级最大功率跟踪功能的顺利实现,并用MATLAB进行建模仿真,验证设计方案的可行性。 最后用MATLAB对光伏并网逆变器进行仿真,验证设计方案的可行性。本文的研究结果对光伏并网逆变器的研究与设计具有一定的指导意义。 【关键词】：光伏并网 最大功率点跟踪 功率控制策略 锁相环 SVPWM
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 光伏并网逆变器的发展现状10-11
• 1.2.2 光伏并网技术的研究现状11-15
• 1.3 系统拓扑结构及其工作原理15-16
• 1.4 本文研究的目的与内容16-18
• 第2章 光伏阵列的模型与特性分析18-25
• 2.1 光伏阵列的概念18-19
• 2.2 光伏阵列的等效模型19-20
• 2.3 光伏阵列的仿真模型20-21
• 2.4 光伏阵列的输出特性分析21-22
• 2.5 光伏阵列的输出特性仿真22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 光伏DC-DC变换器的研究与设计25-44
• 3.1 光伏DC-DC变换器25-30
• 3.1.1 光伏DC-DC变换器的选型25-26
• 3.1.2 升压变换器的原理与设计26-30
• 3.2 最大功率点跟踪控制方法的研究30-40
• 3.2.1 电导增量法30-32
• 3.2.2 扰动观察法32-34
• 3.2.3 恒定电压法34-36
• 3.2.4 自适应扰动法36-38
• 3.2.5 双模式控制法38-40
• 3.3 MPPT控制方法的仿真40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 DC-AC并网逆变器的研究与设计44-77
• 4.1 坐标变换技术44-48
• 4.1.1 三相与两相静止坐标系之间的变换44-46
• 4.1.2 两相静止与两相旋转坐标系之间的变换46-48
• 4.1.3 三相与两相旋转坐标系之间的变换48
• 4.2 锁相环技术48-51
• 4.2.1 三相锁相环的工作原理49
• 4.2.2 三相锁相环的设计49-51
• 4.3 SVPWM波形调制技术51-63
• 4.3.1 空间矢量SVPWM的工作原理51-55
• 4.3.2 空间矢量SVPWM的设计55-63
• 4.4 基于直接功率的逆变控制策略63-73
• 4.4.1 瞬时功率的计算63-65
• 4.4.2 传统的直接功率控制策略65-70
• 4.4.3 改进的直接功率控制策略70-73
• 4.5 DC-AC并网逆变器的仿真73-75
• 4.6 本章小结75-77
• 第5章 系统仿真与分析77-80
• 5.1 光伏并网逆变器的仿真77-79
• 5.2 本章小结79-80
• 第6章 总结与展望80-81
• 参考文献81-84
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文84-85
• 致谢85

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