光伏并网逆变器MPPT技术研究

【摘要】： 世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素,这迫使人们不得不寻求、开发和利用新的替代能源。太阳能以其独特的优势而受到人们越来越多的关注。光伏并网发电是太阳能利用的一个重要研究方向。光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的核心部件。 本文详细分析了一种两级式非隔离光伏并网逆变器的电路结构和控制策略,并就光伏发电系统中的的重要问题——最大功率点跟踪(MPPT)技术进行了较为深入的理论分析和研究。设计了额定容量为3kVA的实验原理样机,并进行了相应的实验,实验结果体现了系统设计的合理性和控制策略的有效性和可靠性。主要内容如下: 1)分析了太阳能电池的工作原理及输出特性,给出了详细的太阳能电池工程简化模型的参数求取过程,并通过Matlab建立仿真模型与实际太阳能电池的实验结果进行了验证对比,为实现系统仿真、指导理论研究和系统设计提供了基础保证。 2)对现有的并网逆变器的拓扑结构和控制方法进行了分析和对比,详细介绍了本文所采用的3kVA两级式非隔离光伏并网逆变器的工作原理、控制策略及软硬件结构。 3)分析了现有的太阳能光伏发电系统太阳能电池最大功率点跟踪的各种控制算法,研究它们各自的最大功率跟踪控制原理,比较分析各自优缺点及适用场合。针对扰动观察法在光照突变的情况下易产生误判,提出了一种改进方法—dP-PO方法。并通过仿真和实验验证了dP-PO方法可以有效改善传统扰动观察法在光照突变的情况下易产生误判的缺点,具有较好的动态和稳态性能。 【关键词】：太阳能电池模型 并网逆变器 最大功率点跟踪(MPPT)
【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】：2010
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 概述12
• 1.2 太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪问题12-13
• 1.3 MPPT 技术的研究现状13-14
• 1.4 课题的意义及主要研究内容14-16
• 1.4.1 课题的研究意义14-15
• 1.4.2 课题的主要研究内容15-16
• 第二章 太阳能电池的特性及其工程简化模型的研究16-24
• 2.1 太阳能电池的原理和特性16-18
• 2.1.1 太阳能电池的原理16
• 2.1.2 太阳能电池的输出特性16-18
• 2.2 太阳能电池的工程简化模型18-23
• 2.2.1 太阳能电池的等效模型18-19
• 2.2.2 模型的参数求取19-21
• 2.2.3 仿真模型21
• 2.2.4 模型的实验验证21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 3kVA 两级式非隔离光伏并网逆变器24-38
• 3.1 并网逆变器概述24-28
• 3.1.1 并网逆变器的分类24-26
• 3.1.2 并网逆变器的控制方法26-28
• 3.2 两级式非隔离并网逆变器的结构与控制策略28-36
• 3.2.1 DC/DC 部分29-33
• 3.2.2 DC/AC 部分33-36
• 3.3 系统主要参数设计36-37
• 3.3.1 直流变换器部分36-37
• 3.3.2 逆变器部分37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 dP-P&O 方法研究38-60
• 4.1 MPPT 的基本原理38-39
• 4.2 常见的MPPT 技术39-46
• 4.2.1 扰动观察法39-40
• 4.2.2 电导增量法40-41
• 4.2.3 恒定电压法41-42
• 4.2.4 短路电流检测法42
• 4.2.5 实际测量法42
• 4.2.6 间歇扫描法42-43
• 4.2.7 直线近似法43
• 4.2.8 电流直接控制法43-45
• 4.2.9 双模式MPPT 控制45-46
• 4.3 dP-P&O 方法46-48
• 4.3.1 扰动观察法的误判46-47
• 4.3.2 dP-P&O 方法基本工作原理47-48
• 4.4 MPPT 的仿真研究48-53
• 4.4.1 仿真模型的建立48-51
• 4.4.2 仿真结果及分析51-53
• 4.5 实验系统的软硬件介绍53-56
• 4.6 实验结果分析56-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 全文工作总结60-61
• 5.2 进一步工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 在学期间发表的学术论文66

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