直流母线式光伏发电系统控制策略研究

【摘要】：21世纪,能源危机和环境问题日益突出,各国纷纷开发以太阳能为代表的可再生能源来解决这个问题。光伏发电是利用太阳能资源的重要形式,直流母线式光伏发电系统是一种新颖的光伏发电模式,它不但可以组成直流母线式独立光伏发电系统解决偏远地区用电问题;还可以通过并网接口与电网连接,组成直流母线式并网发电系统,为光伏建筑一体化提供重要的组网模式。直流母线式光伏发电系统的控制策略直接关系到系统的稳定性和利用太阳能的效率,因此,本文对其控制策略进行了深入的研究。 本文在查阅大量国内外相关文献基础上,对光伏电池的输出特性进行了深入研究,并建立了实用的工程数学模型;采用扰动观测法对光伏电池进行最大功率点跟踪(Maximum Power point Tracking),并对其输出电流、输出电压和输出功率的全天侯变化规律进行了深入研究;介绍了铅酸蓄电池、双向变换器的工作原理,对其在系统中所起的作用进行了分析。 在深入研究直流母线式独立光伏发电系统主电路结构的基础上,提出了相应的控制原则和控制策略,并进行了系统仿真研究,验证所提控制策略的可行性和合理性。对系统存在的问题进行了分析,并提出了初步的解决方案。 本文针对直流母线式独立光伏发电系统存在的不足,分析了直流母线式并网光伏发电系统的系统结构。在此基础上,提出了一种相应的控制策略,并进行了相应的仿真研究,验证所提控制策略的可行性和合理性。 搭建1 kW直流母线是光伏发电系统的数字实验平台,进行MPPT实验、直流母线式独立光伏发电系统实验、并网试验,验证理论分析的正确性。 【关键词】：直流母线式光伏发电系统 光伏电池 光伏建筑一体化 最大功率点跟踪 控制策略
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 光伏发电系统研究现状12-15
• 1.3 光伏发电系统关键技术研究现状15-18
• 1.3.1 最大功率点跟踪技术研究现状15-17
• 1.3.2 并网逆变器控制技术研究现状17-18
• 1.4 课题研究意义及研究内容18-20
• 1.4.1 课题研究意义18-19
• 1.4.2 课题研究内容19-20
• 第2章 光伏电池输出变化规律研究20-36
• 2.1 光伏电池的外特性及工程模型20-26
• 2.1.1 光伏电池外特性20-23
• 2.1.2 光伏电池的数学模型23-26
• 2.2 最大功率点跟踪原理及方法介绍26-29
• 2.2.1 最大功率点跟踪原理26-28
• 2.2.2 MPPT 方法介绍及原理28-29
• 2.3 基于扰动观测法的MPPT 仿真研究29-33
• 2.4 光伏电池全天输出变化规律研究33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 直流母线式独立光伏发电系统控制策略36-54
• 3.1 蓄电池的工作原理及充放电分析36-39
• 3.1.1 蓄电池的工作原理36-37
• 3.1.2 铅酸蓄电池端电压37-39
• 3.2 双向变换器工作原理39-42
• 3.3 直流母线式独立光伏发电系统工作模式及控制策略42-45
• 3.3.1 直流母线式独立光伏发电系统的工作模式42-45
• 3.3.2 直流母线式独立光伏发电系统的控制策略45
• 3.4 直流母线式独立光伏发电系统的仿真研究45-53
• 3.4.1 工作模式一仿真研究46-47
• 3.4.2 工作模式二仿真研究47-48
• 3.4.3 工作模式三仿真研究48-50
• 3.4.4 模式切换仿真研究50-51
• 3.4.5 仿真问题分析51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 直流母线式并网光伏发电系统控制策略54-70
• 4.1 并网接口原理介绍54-59
• 4.1.1 三相逆变器并网原理54-55
• 4.1.2 锁相环介绍及仿真研究55-58
• 4.1.3 三相逆变器控制研究58-59
• 4.2 直流母线式并网光伏发电系统工作模式及控制策略59-64
• 4.2.1 直流母线式并网光伏发电系统工作模式59-62
• 4.2.2 直流母线式并网光伏发电系统的控制策略62-64
• 4.3 直流母线式并网光伏发电系统仿真研究64-69
• 4.3.1 工作模式一仿真研究65-66
• 4.3.2 工作模式二仿真研究66-67
• 4.3.3 工作模式三仿真研究67-68
• 4.3.4 模式切换仿真研究68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 系统硬件电路设计70-85
• 5.1 主电路硬件设计70-78
• 5.1.1 蓄电池的选择和容量设计70-71
• 5.1.2 Boost 变换器的设计71-73
• 5.1.3 Buck-Boost 双向变换器的设计73-75
• 5.1.4 三相逆变器的设计75-78
• 5.2 控制电路硬件设计78-83
• 5.2.1 数字控制芯片介绍78-79
• 5.2.2 检测元件的选取79-80
• 5.2.3 数字采样电路的设计80-82
• 5.2.4 功率管驱动电路的设计82-83
• 5.3 本章小结83-85
• 第6章 系统实验验证及波形分析85-97
• 6.1 MPPT 实验验证及波形分析85-90
• 6.2 直流母线式独立光伏发电系统实验验证及波形90-94
• 6.3 三相并网逆变器实验验证及波形分析94-96
• 6.4 本章小结96-97
• 结论97-99
• 参考文献99-104
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果104-105
• 致谢105-106
• 作者简介106

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

非对称模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用    张超,何湘宁

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略    廖志凌;阮新波;

基于定频积分的逆变器并网控制研究    曹玲玲;张纯江;顾和荣;赵清林;

并网逆变器间接电流解耦控制策略的研究    陈潼;赵荣祥;

双向DC-DC变换器的应用及电路拓扑概述    陈学清;林裕雄;黄俊来;

基于重复控制技术的光伏逆变器并网控制策略研究    陈旭红;单鸿涛;鹿婷;

基于同步旋转坐标变换的三相软件锁相环设计    裴敏;

太阳能光伏发电综述    李春鹏;张廷元;周封;

太阳电池最大功率点跟踪的三点比较法理论分析    龙腾飞;丁宣浩;蔡如华;

PWM整流器及其控制策略的研究    张兴

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

双向直流变换系统能量转移控制研究    李军

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

ITO/Si/Al结构太阳电池pn结光电特性仿真研究    施敏;王强;孙玲;

基于电流单参量控制的MPPT系统的设计    洪岳;陈长缨;王康模;邓韡;傅倩;

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

基于MATLAB的光伏模块输出特性及MPPT的建模与仿真    王雨;胡仁杰;

光伏模拟器的设计及仿真验证    杨文燮;胡仁杰;卢志伟;

基于无模型自适应控制的电压型PWM整流器研究    郭春华;汪同庆;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于线电流解耦算法的三相光伏并网系统    谭甲凡;

贵州太阳辐射及太阳能利用潜力综合评估    陈娟;郑小波;罗宇翔;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

三相大功率PWM整流器系统的研究    张晓峻

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制    谢玉录

电动汽车监测微机系统的研制    姜久春,张维戈,周希德

直流PWM调速系统研究    高美霞,吴振奎,魏毅立,王小芹

阀控式密封铅酸蓄电池的内阻    余沛亮,陈体衔

从第八届亚洲电池会议看蓄电池工业研究现状──8ABC文献综述    王泽力,李中奇,伊晓波

电动车用阀控铅蓄电池的寿命考核    桂长清

光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析    王菊芬,李宣富,杨海平,易良廷

太阳能光伏系统用VRLA电池技术性能探讨    毛贤仙,项文敏,唐征

VRLA蓄电池容量预测技术的现状及发展    欧阳名三,余世杰

电流模全波精密整流器    陈金岭,阎守华

阀控式铅酸蓄电池(2)    张胜永

软开关双向DC-DC变换器的研究    陈刚

双向DC-DC变换器的研究    张方华

大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究    许海平

超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究    张慧妍

基于双向变流器技术的蓄电池充放电装置的研究    杨孝志

真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的理论与实验研究    王世锋

分布式蓄电池化成电源控制系统的设计和应用研究    李丽

可再生能源并网逆变器的研究    汪飞

电动汽车双向DC/DC变换器的研究    郭熠

一种数控同步整流双向变换器的研究    姜德来

一种新型蚁群并联光伏发电系统分析    姚利明;姚国兴;

带MPPT的光伏并网系统在家用空调器中的应用    吕哲;沈锦飞;谢峰;

一种光伏发电系统变步长MPPT控制策略研究    刘栋;杨苹;黄锦成;

光伏电池最大功率点跟踪控制方法的对比研究及改进    王丽萍;张建成;

光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究    李晶;窦伟;徐正国;彭燕昌;许洪华;

光伏发电的应用问题研究进展    杨思俊;潘晶莹;

光伏发电系统交错并联BOOST的研究    奚轶芳;钱照明;杨水涛;彭方正;

基于模糊控制的光伏发电系统MPPT    乔兴宏;吴必军;王坤林;吝红军;

基于极值搜索的光伏电池最大功率点跟踪仿真    乔增平;李宏;崔立国;张王攀;

基于模糊策略的光伏发电MPPT控制技术    陈俊;惠晶;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析    黄维学;徐璞;

光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析    徐亮;翟庆志;王宁;

基于超级电容器储能系统的独立光伏发电系统的设计与研究    王培波;

光伏发电系统中的直流变换器综述    辛煜;王智灵;何淼;陈宗海;

单级式光伏发电系统最大功率点跟踪控制策略    赵国强;宋占魁;

独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制    孙亚宁;

阶梯电压级联式逆变器的原理与实现    孙凯;陆晓楠;黄立培;

太阳能光伏发电系统在海上的应用    李涛

国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成    记者 任君

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

将太阳能电池板装进玻璃幕墙    黎方益 李之政 曾丁丁

太阳能光伏发电：何时点亮中国家庭    本报实习记者 范丽敏

太阳能：给奥运“增光添热”    赵永新

光伏产业在灿烂阳光下激情挥舞    本报记者　　李文绚　　陶俊

在荒漠地区发展光伏发电有作为    王艳明

绿色企业家的光荣与尴尬    王义伟

绿色能源为奥运增光添彩    任启平祝福艳 张一鸣 张丽娅

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究    陈艳

蚁群并联光伏发电系统研究    姚利明

安多100kWp独立运行光伏发电系统暂态稳定性分析    杨毅男

独立光伏发电系统蓄电池充放电控制策略    陈海

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

光伏发电系统的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析    陈闽江

基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究    蔡晓峰

基于储能技术的光伏发电系统最大功率点跟踪控制研究    李楠

小型独立光伏发电系统的分析与设计    隋岗

基于光伏智能功率模块的单相光伏并网系统研究    武剑

直流母线式光伏发电系统控制策略研究    师长立