基于直流母线的组合式光伏发电系统

【摘要】：光伏组件的性能受到太阳辐射和阴影条件的影响,具有非线性的输出特性,采用最大功率点跟踪控制可以有效提高光伏组件的利用效率。在正常情况下,目前的跟踪算法都可以使光伏发电系统工作在最大功率点,但是在局部阴影条件下,光伏发电系统的输出功率曲线呈现多峰值特性,目前的最大功率点跟踪策略并不能区分光伏发电系统输出功率曲线的局部峰值和全局峰值,导致光伏发电系统的利用率降低。 为了在局部阴影条件下从光伏发电系统获取更多能量,提高光伏发电系统利用率,提出了一种组合式光伏发电系统。通过功率匹配检测,及时将失配光伏串从系统隔离,防止失配光伏串对系统造成影响,使组合式光伏发电系统可以工作在几种不同的系统结构。每 个光伏串与一个独立的boost变换器相连接,采用分布式最大功率点跟踪控制,每个光伏串能够独立跟踪它的最大功率点,减小了光伏串失配和局部阴影对系统的影响。系统抗阴影能力和可靠性提高,光伏发电系统利用效率提高。 为了减小光伏发电系统因扰动和寻优造成的能量损失,提高光伏发电系统的效率和质量,将交错并联技术应用于该系统中。交错并联技术使系统具有更强的抗阴影和容错能力。在分析交错状态系统运行特性的基础上,通过状态空间方程建立交错并联boost电路的数学模型,设计合理的补偿结构,提高了系统稳态和动态性能。 仿真和实验结构表明,交错并联boost减小了光伏串的输出电流纹波,提高了光伏串的输出电流纹波频率,减小了电感设计尺寸,降低了开关管的电流应力,提高了最大功率点跟踪速度,减小了系统振荡。分布式最大功率点跟踪控制提高了每个光伏串独立性,实现了系统和失配串的最大功率点跟踪控制,提高了光伏发电系统的效能和灵活性。 【关键词】：交错并联技术 状态空间方程 分布式最大功率点跟踪 组合式光伏发电系
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-8
• 第一章 绪论8-26
• 1.1 立题背景及意义8-9
• 1.2 光伏发电系统技术现状9-16
• 1.2.1 传统的光伏发电系统结构9-11
• 1.2.2 直流模块式结构11-16
• 1.3 最大功率点跟踪技术16-24
• 1.3.1 光伏电池的种类16-17
• 1.3.2 光伏电池的原理和特性17-19
• 1.3.3 经典的最大功率点跟踪方法19-24
• 1.4 本文所做的主要内容24-26
• 第二章 基于交错并联boost电路的集中式结构26-39
• 2.1 引言26-27
• 2.2 集中式结构运行分析27-36
• 2.2.1 交错并联纹波分析27-33
• 2.2.2 交错并联boost电路建模33-36
• 2.3 仿真和实验结果分析36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 基于直流母线的组合式光伏发电系统39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 基于直流母线的组合式光伏发电系统工作原理39-47
• 3.2.1 组合式光伏发电系统的结构39-41
• 3.2.2 失配分析和匹配检测41-43
• 3.2.3 组合式光伏发电系统分析43-47
• 3.3 系统控制设计47-52
• 3.3.1 电感和电容的等效电阻r_L、r_C对系统的影响47-49
• 3.3.2 控制策略49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 系统实现和实验研究53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 主要耗能单元的能耗分析53-57
• 4.3 磁性元件设计57-61
• 4.4 仿真和实验结果61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73

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