光伏发电控制技术仿真研究

论文摘要

随着能源紧张和环境污染的加剧,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能凭借其广泛无污染的独特优点,作为一种未来常规能源的替代品,尤其受到人类的重视,光伏发电并网技术已成为太阳能光伏应用的主流。为此,本文对光伏发电并网系统进行了详细介绍,并对并网控制方法进行了研究。太阳能的光伏利用技术发展迅速,但系统效率低、成本高,仍然是制约光伏发电普及的一个主要因素。针对这一问题,本文从提高光伏逆变效率出发,通过对现有的最大功率点跟踪控制方法和并网逆变器控制技术进行分析比较,在最大功率点跟踪(MPPT)控制方法上,提出了一种恒电压跟踪(CVT)快速起动与断续扰动相结合的方法,将0.78倍系统开路电压作为CVT启动指令电压值,控制光伏电池输出电压向最大功率点电压方向移动,当系统输出电压达到指令电压后,采用断续扰动法控制,理论上实现了光伏系统寻优过程快速跟踪性和高精度的要求;在逆变器并网控制技术上,研究和设计了一种具有倍频效果的改进正弦电流滞环控制方法,在并网电流脉动、开关频率和并网效率等方面与传统电流滞环控制方法进行了对比。在MATLAB/Simulink环境下建立了相应的仿真模型,进行了仿真研究,在相同参数设定的情况下,改进正弦电流滞环控制方法可以有效地减少开关管功率损耗,降低并网逆变器系统的电流谐波总畸变率THD(Total Harmonic Distortion),所得到的仿真与理论分析相符合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外光伏发电的发展
• 1.2.1 国外光伏发电的现状及发展趋势
• 1.2.2 我国光伏发电的现状及发展趋势
• 1.3 光伏并网发电技术的研究现状
• 1.4 本论文的主要内容
• 2 MPPT控制技术的研究及实现方案
• 2.1 硅太阳电池的工作原理和特性
• 2.1.1 太阳电池的特性曲线
• 2.1.2 光伏阵列的特性
• 2.2 光伏阵列最大功率点跟踪（MPPT）控制的实现策略
• 2.2.1 CVT法最大功率点跟踪控制的研究
• 2.2.2 扰动观察法
• 2.2.3 电导增量法
• 2.2.4 梯度法
• 2.2.5 间歇扫描法
• 2.3 本系统采用的新型MPPT控制策略
• 2.4 仿真试验
• 2.4.1 光伏电池的数学模型及仿真试验
• 2.4.2 最大功率点跟踪仿真模型
• 2.5 本章小结
• 3 逆变部分主电路结构设计及参数选择
• 3.1 逆变部分主电路图结构
• 3.2 系统主电路参数设计
• 3.2.1 直流电压调节器的设计
• 3.2.2 直流侧平波电容参数设计
• 3.2.3 IGBT的选型
• 3.2.4 变压器变比的择选
• 3.2.5 交流侧滤波电路参数设计
• 3.3 本章小结
• 4 光伏并网逆变器控制方法的研究
• 4.1 电流源输出控制方式
• 4.2 基于SPWM的电流控制
• 4.3 基于空间矢量SVPWM电流控制
• 4.4 定时比较控制
• 4.5 基于滞环的电流控制
• 4.6 改进正弦电流滞环控制
• 4.6.1 改进正弦电流滞环控制原理
• 4.6.2 改进正弦电流滞环宽度控制
• 4.7 本章小结
• 5 逆变器控制系统的数学模型及其仿真试验
• 5.1 逆变器控制系统数学模型
• 5.1.1 滞环逆变器控制系统的线性化
• 5.1.2 控制系统PI参数的设计
• 5.2 系统仿真及试验结果
• 5.2.1 系统仿真模型
• 5.2.2 系统仿真试验结果
• 5.3 滤波电路对并网电流的影响
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表论文