改进型光伏发电系统的双模MPPT控制的研究

【摘要】：由于能源危机和环境污染问题日益严重,所以开发新能源成为世界各国解决能源危机和环境污染的主要途径。太阳能取之不尽,用之不竭,存在广泛,无污染。光伏发电更是安全可靠,利用方便,促使光伏发电技术得到快速发展。根据光伏发电系统的研究现状,论文主要进行了以下研究。首先,介绍了光伏电池的种类和工作原理,分析了光伏电池的等效电路并进行数学建模,利用Matlab/Simulink建立光伏阵列仿真模型,对仿真曲线进行了分析。其次,采用Boost升压电路作为DC/DC变换电路,介绍了最大功率点跟踪(MPPT)的控制策略。分析了传统控制方法的优缺点,介绍了一种模糊控制和PID控制相结合的双模控制方法。在MPPT控制过程中,首先采用模糊控制快速跟踪光伏阵列输出的最大功率,然后应用PID控制消除由模糊控制产生的最大功率点处的振荡。考虑到PID控制参数调整困难的问题,将模糊控制引入到PID控制的参数的调整中,实现PID控制参数的在线调整,进一步提高跟踪精度,减少能量损失,提高光伏阵列的转换效率。最后,分析了常见光伏发电逆变并网的电路拓扑和控制策略,进行了一种效率高、漏电流小的H6桥逆变电路和准比例谐振控制与PI控制结合控制逆变电流并网的研究,能有效提高系统的稳定性和抗谐波干扰能力。实验采用3k W光伏发电样机,分析计算电路元器件参数,再进行硬件电路和程序流程图的设计。以DSP为控制芯片,来实现最大功率跟踪控制和逆变并网控制。从仿真和实验结果可以看出,采用的改进型控制方法具有更好的控制效果,能满足需要的控制要求。 【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪 模糊PID控制 逆变并网 H6桥
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 光伏发电系统的背景和意义8-9
• 1.1.1 光伏发电研究的背景8
• 1.1.2 光伏发电研究的意义8-9
• 1.2 国内外光伏发电的研究现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状和趋势9-10
• 1.2.2 国内发展现状和趋势10-11
• 1.3 光伏发电系统研究的关键技术11-13
• 1.3.1 最大功率点跟踪技术11
• 1.3.2 逆变并网技术11-12
• 1.3.3 非隔离并网逆变器电路拓扑12-13
• 1.4 论文主要研究内容13-14
• 第二章 太阳能电池的原理与输出特性14-19
• 2.1 光伏电池的分类14
• 2.2 太阳能电池等效电路14-15
• 2.2.1 太阳能电池的原理14
• 2.2.2 太阳能电池的等效电路14-15
• 2.3 太阳能电池的特性参数15-16
• 2.4 太阳能电池阵列的输出特性16-17
• 2.5 光伏阵列仿真17-18
• 2.6 本章小结18-19
• 第三章 最大功率点跟踪控制19-35
• 3.1 最大功率点跟踪控制的原理19
• 3.2 经典MPPT控制方法19-24
• 3.2.1 恒定电压控制法20
• 3.2.2 扰动观察法20-21
• 3.2.3 电导增量法21-22
• 3.2.4 三点比较法22-24
• 3.3 模糊逻辑控制系统24-27
• 3.3.1 模糊控制的基本原理24
• 3.3.2 模糊控制器的设计24
• 3.3.3 模糊控制规则的设计24-25
• 3.3.4 精确量和模糊量的转换25-26
• 3.3.5 量化、比例因子26-27
• 3.4 改进型模糊PID控制27-32
• 3.4.1 自适应模糊控制27
• 3.4.2 自适应模糊PID控制27-30
• 3.4.3 改进型自适应模糊PID控制30-32
• 3.5 MPPT控制系统的仿真32-34
• 3.6 本章小结34-35
• 第四章 单相光伏发电系统并网的研究35-46
• 4.1 光伏发电系统并网逆变器的分类35
• 4.2 逆变并网的原理35-36
• 4.3 并网控制策略36
• 4.4 逆变电路拓扑比较36-40
• 4.4.1 四种H桥拓扑的对比分析37-38
• 4.4.2 H6 桥单相逆变器数学模型38-40
• 4.5 逆变并网控制40-43
• 4.5.1 比例谐振控制的原理40-41
• 4.5.2 准比例谐振控制策略41-43
• 4.6 孤岛效应43
• 4.7 并网控制的仿真分析43-44
• 4.8 本章小结44-46
• 第五章 光伏发电系统的硬件电路实验研究46-53
• 5.1 主电路参数的设计46-48
• 5.1.1 Boost电路参数设计46-47
• 5.1.2 逆变电路参数设计47-48
• 5.2 控制电路的设计48-50
• 5.2.1 驱动电路设计48-49
• 5.2.2 采样电路49-50
• 5.2.3 电源稳压电路50
• 5.3 系统程序设计50-51
• 5.4 系统实验结果及分析51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-54
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文57

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