并网光伏发电系统模型及控制方法的研究

【摘要】：随着化石能源资源的日益枯竭以及化石燃料燃烧所带来的环境问题的加剧，人们正在寻找高效的可再生的清洁能源，太阳能具备以上优点，正成为人类能源转型的一个方向。本文在现有并网光伏发电系统模型基础上，重点研究光伏并网系统的控制方法，工作如下： 为提高光伏发电系统的整体功率传输效率，减少系统功率损耗，深入比较分析了目前光伏发电系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法，结合特定的并网光伏发电系统结构，给出广义的光伏发电系统最大功率点跟踪概念。将阻抗法与恒电压跟踪法相结合，提出一种改进的恒电压跟踪（CVT）的最大功率电跟踪方法，该方法通过调节电压变化步长，实现最大功率跟踪。仿真结果表明改进的CVT方法不仅具有快速跟踪，而且稳定性好、输出曲线平滑与无振荡的优点。 以光伏发电系统升压环节作为研究对象，基于状态空间平均法，给出了小信号下的Boost型直流变换器模型及控制模型。在此基础上，通过改变直流变换器等控制结构，对比PD、PID与PI控制方式，仿真结果表明系统稳定性均得到增强的同时，PD和PID容易造成超调，PI调节器优化系统的性能占优。 给出了光伏发电系统包括滤波系统的逆变器数学模型及控制系统的数学模型，通过无差拍控制对逆变器进行控制，仿真表明，无差拍控制可以实现对逆变器的良好控制，LC滤波的滤波器性能良好。 【关键词】：并网光伏发电系统 最大功率点跟踪 控制策略 逆变器 综合模型
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景与意义8-10
• 1.1.1 新能源发展8-9
• 1.1.2 研究背景9-10
• 1.1.3 研究意义10
• 1.2 光伏发电系统的研究现状10-12
• 1.2.1 国外发展情况10-11
• 1.2.2 国内发展情况11-12
• 1.3 光伏发电系统简介12-13
• 1.4 本文主要工作13-14
• 2 改进的恒电压跟踪的 MPPT 控制方法14-29
• 2.1 引言14
• 2.2 光伏电池的等效模型与工作原理14-18
• 2.2.1 光伏电池的等效模型14-16
• 2.2.2 影响光伏电池发电效率的因素16-18
• 2.3 传统 MPPT 方法的比较分析18-22
• 2.4 光伏发电系统广义的 MPPT 概念22-26
• 2.4.1 广义 MPPT 分析方法23-25
• 2.4.2 狭义的 MPPT 分析方法25-26
• 2.5 改进的 CVT 法最大功率跟踪方法26-27
• 2.6 改进的 CVT 法的仿真结果27-28
• 2.7 小结28-29
• 3 直流变换器模型与控制方法29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 直流变换器的稳态模型29-30
• 3.3 状态空间平均法30
• 3.3.1 状态空间平均法建模思路30
• 3.3.2 状态空间平均法建模方法30
• 3.4 Boost 变换器建模30-32
• 3.5 Boost 变换器控制器设计32-38
• 3.5.1 PD 调节34-36
• 3.5.2 PID 调节36-37
• 3.5.3 PI 调节37-38
• 3.6 小结38-39
• 4 光伏逆变器和滤波模型及其控制策略39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 SPWM 调制技术39-41
• 4.3 逆变器的稳态模型41-42
• 4.4 基于状态空间平均法的逆变器模型42-43
• 4.5 逆变器的控制策略与方法43-47
• 4.5.1 滞环控制43-44
• 4.5.2 无差拍控制44
• 4.5.3 重复控制44-45
• 4.5.4 智能控制45
• 4.5.5 双环控制45-47
• 4.6 控制系统模型47-48
• 4.7 并网滤波器装置48-51
• 4.8 仿真分析51-52
• 4.9 小结52-53
• 5 结论53-54
• 参考文献54-56
• 攻读硕士期间发表学术论文情况56-57
• 致谢57

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