小型光伏并网发电系统关键问题的研究

【摘要】：在全球能源结构不断向绿色可再生能源转变的趋势下，本文以在太阳能利用中效率最高，发展前景最好的分布式光伏并网发电系统作为研究对象，主要针对光伏并网过程中所普遍涉及的最大功率点跟踪（MPPT）、逆变控制及孤岛检测等关键技术问题，分别做了较深入的仿真研究，从而为保证光伏并网发电系统能高效、高品质、稳定、安全的接入电网，提供了必要的技术支持及工程参考。 其中最大功率点跟踪（MPPT）技术是保证光伏发电系统保持最大功率输出的关键技术。本文在对光伏阵列输出特性及几种常见MPPT控制策略进行深入地分析、比较后，针对步长选取的矛盾，提出了一种新的基于神经网络预测结合中值法的MPPT控制策略。仿真结果也表明，该控制策略结合了二者在动、静态特性方面的优势，很好的解决了这一矛盾，相比于传统的电导增量（INC）法，拥有更为优越的综合控制性能。 其次如何更快速，误差及谐波总畸变率（THD）更小的产生可并入电网的交流信号，是光伏并网逆变控制所需解决的核心问题。本文在对几种常见逆变控制策略进行分析、对比后，针对传统控制策略的不足，提出了一种基于准比例谐振（Quasi-PR）控制、重复控制与PI控制相结合的复合控制策略。最终的仿真结果也显示，相比于传统单一的控制策略，复合控制策略有着更高的跟踪精度及谐波抑制能力，满足了系统并网的相关要求。 最后为了避免孤岛效应的产生，本文应用主动频率偏移（AFD）法，对系统并网的孤岛检测进行了建模与仿真，从而验证了AFD法在孤岛检测中的有效性。 【关键词】：中值步长法 神经网络 准比例谐振控制 重复控制 孤岛检测
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 光伏产业的发展现状及前景10-11
• 1.3 光伏发电系统的概述11-14
• 1.3.1 光伏发电系统的基本构成11-12
• 1.3.2 光伏发电系统的分类12
• 1.3.3 光伏并网逆变器的拓扑结构简介12-14
• 1.4 光伏并网发电关键问题的研究现状14-16
• 1.4.1 MPPT 控制算法的研究现状14
• 1.4.2 逆变控制算法的研究现状14-15
• 1.4.3 孤岛检测技术的研究现状15
• 1.4.4 低电压穿越技术的研究现状15-16
• 1.5 论文研究的主要内容16-17
• 第二章 光伏阵列的模型建立及特性仿真17-25
• 2.1 光伏电池的工作原理17-18
• 2.2 光伏阵列工程仿真模型的建立18-20
• 2.3 光伏阵列输出特性的研究20-22
• 2.4 基于 Boost 电路的 DC/DC 转换器的模型建立22-25
• 第三章 光伏阵列 MPPT 控制策略的研究25-43
• 3.1 光伏阵列 MPPT 的基本原理25-26
• 3.2 几种常见的 MPPT 控制策略26-31
• 3.2.1 恒电压控制法26
• 3.2.2 扰动观察法26-27
• 3.2.3 增量电导法27-29
• 3.2.4 中值步长法29-31
• 3.3 一种新型 MPPT 控制策略的提出31-38
• 3.3.1 中值法的提出31-33
• 3.3.2 神经网络在新型 MPPT 控制策略中的应用33-34
• 3.3.3 BP 神经网络的建立34-37
• 3.3.4 新型 MPPT 控制策略的总体控制流程37-38
• 3.4 新型光伏发电系统 MPPT 控制策略的仿真及结果分析38-43
• 3.4.1 中值法与传统 INC 法的仿真对比及分析39-40
• 3.4.2 本文最终控制策略与中值法的仿真对比及分析40-43
• 第四章 光伏并网发电系统逆变原理简析及参数设计43-48
• 4.1 全桥逆变电路44-45
• 4.2 滤波电路45-46
• 4.3 LC 型滤波电路的参数设计46-48
• 第五章 光伏并网逆变控制策略及孤岛检测的研究48-67
• 5.1 几种常见的光伏并网逆变控制器48-54
• 5.1.1 滞环控制器48-49
• 5.1.2 PI 控制器49-50
• 5.1.3 比例谐振控制器50-52
• 5.1.4 重复控制器52-54
• 5.2 一种复合逆变控制策略的提出54-60
• 5.2.1 复合逆变控制器的控制策略简述54-55
• 5.2.2 准比例谐振控制器的分析及设计55-57
• 5.2.3 重复控制器的分析及设计57-60
• 5.3 光伏并网逆变控制策略的仿真及结果分析60-65
• 5.3.1 滞环控制法的仿真及结果分析61-62
• 5.3.2 PI 控制法的仿真及结果分析62-63
• 5.3.3 复合控制策略的仿真及结果分析63-65
• 5.4 基于主动频率偏移法的孤岛检测的仿真验证65-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 参考文献69-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 致谢72

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