单相光伏并网逆变器控制策略的研究

【摘要】：随着传统化石能源的日益枯竭和全球环境的严重恶化，作为清洁可再生能源的太阳能，其开发和利用成为世界各国关注的焦点。目前，太阳能最好的利用方式就是光伏并网发电。常规的光伏发电在进行并网时，由于受到外界因素的影响，容易对系统的可靠性、稳定性以及电能质量产生较大影响。因此，作为光伏并网控制核心部件的逆变器，其控制策略的优劣直接决定了光伏发电系统输出电能的质量和对系统的影响。 首先，文章对几种常见并网逆变器的拓扑结构进行了详细地分析，并比较了不同结构的优缺点。根据本文设计的实际情况，选用了控制容易优化的电压源电流控制型单相两级逆变结构，并对前级的Boost升压斩波电路和后级的单相全桥逆变电路的工作原理进行了分析。 其次，文章对光伏电池的工作原理进行了详细地介绍，并在此基础上建立了相应的数学模型。在对几种常用的MPPT控制策略分析和比较的基础上提出了一种改进MPPT控制策略，并在Matlab软件上进行了仿真。通过对仿真结果的分析，验证了改进的控制策略具有非常好的最大功率点跟踪能力。 最后，文章对并网逆变器的控制模式和控制目标进行了简单介绍，并对几种常用的并网电流控制策略进行详细比较分析。在此基础上，文章提出了一种比例因子自调整模糊控制作为电流外环控制，自适应滞环控制作为电流内环控制的电流双闭环控制策略，并在Matlab上进行了仿真。通过仿真结果的分析和比较，验证了采用这种控制策略的并网逆变器能向系统输送高质量的并网电流，并具有非常好的鲁棒性和动态性能。 【关键词】：太阳能 并网逆变器 最大功率点跟踪 并网电流控制
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 光伏发电的背景与意义9-11
• 1.1.1 能源和环境危机9-10
• 1.1.2 新能源和可再生能源的特点10-11
• 1.2 光伏发电的现状和趋势11-14
• 1.2.1 国内光伏发电现状及前景11-12
• 1.2.2 国外光伏发电现状及前景12-14
• 1.3 并网逆变器的发展现状和趋势14
• 1.4 本文所做工作14-16
• 第二章 并网逆变器结构及原理的介绍16-26
• 2.1 并网逆变器的分类16-21
• 2.1.1 按主电路分类的拓扑结构16-17
• 2.1.2 按功率变换级数分类的的拓扑结构17-18
• 2.1.3 按变压器分类的拓扑结构18-20
• 2.1.4 并网逆变系统的设计方案20-21
• 2.2 光伏并网逆变系统的工作原理21-25
• 2.2.1 Boost 电路工作原理21-23
• 2.2.2 单相全桥逆变电路工作原理23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 光伏并网发电最大功率点跟踪策略研究26-43
• 3.1 引言26
• 3.2 光伏电池相关介绍26-31
• 3.2.1 光伏电池的工作原理26-27
• 3.2.2 光伏电池数学模型和输出特性27-31
• 3.3 基于 BOOST 电路的光伏电池最大功率跟踪原理31-32
• 3.4 光伏电池的 MPPT 控制策略32-38
• 3.4.1 固定电压法32-33
• 3.4.2 扰动观察法33-34
• 3.4.3 增量电导法34-36
• 3.4.4 变步长双向扰动观察法36-38
• 3.5 改进的 MPPT 控制策略38-40
• 3.6 仿真分析40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 光伏系统逆变器并网控制策略43-57
• 4.1 并网逆变器的并网控制43-44
• 4.1.1 输入输出模式的选择43
• 4.1.2 输出控制目标43-44
• 4.2 逆变器并网电流常用的控制策略44-47
• 4.2.1 瞬时值滞环控制44-45
• 4.2.2 瞬时值定时控制45-46
• 4.2.3 PI 控制46
• 4.2.4 三角波比较控制46-47
• 4.2.5 比例谐振(PR)控制47
• 4.3 光伏系统逆变器并网控制方案47-53
• 4.3.1 逆变器并网控制方案47-48
• 4.3.2 自适应滞环控制48-50
• 4.3.3 比例因子自调整模糊控制50-53
• 4.4 仿真分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 总结57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 附录A 攻读硕士学位期间发表论文64-65
• 附录B 攻读硕士学位期间参与研究项目65

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