光伏并网发电系统研究

论文摘要

随着社会经济的不断发展,全球正面临能源枯竭的困境。作为新兴的绿色能源,光伏发电已经成为当今能源的一个重要补充,同时也具备成为未来主要能源之一的潜力。本课题主要研究了光伏并网发电系统,对光伏并网系统的拓扑结构、控制策略、相关参数的确定、最大功率点跟踪、馈网电流的控制以及孤岛保护等方面做了相关的研究和设计。论文设计了光伏并网两级式系统的总统方案,采用了拓扑结构简单的DC-DC电路Boost变换器来实现前级MPPT;后级采用全桥逆变实现逆变并网。论文分析了包括常压法、扰动观察法、电导增量法等最大功率跟踪算法。通过MatLab仿真分析对比电导增量法和变步长的电导增量法。论文设计了基于DSP的跟踪电网电压的锁相环,以控制输出电流与电网电压保持同频率同相位。为减小逆变输出电流THD,采用PI控制与重复控制结合的控制策略控制馈网电流,实验结果证明该控制策略能有效改善输出馈网电能质量。最后本文设计了基于正反馈的自适应频率漂移法用于孤岛的主动检测。由于孤岛检测涉及用电设备及维护人员的安全,孤岛保护必须做到高可靠性。论文验证被动法失效的原理,并通过实验证明被动法的缺陷。在被动法的基础上,本文增加了带正反馈的自适应频率漂移的主动检测环节,实验结果显示,该方法在电网出现故障时,检测速度更快,具有很小的检测盲区,能够迅速切断电网与光伏发电系统的连接。文章最后对所做研究的结论进行了概括,并提出后续有待于进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光伏技术的背景和意义
• 1.1.1 再生能源应用的紧迫性
• 1.1.2 太阳能应用的可行性
• 1.2 光伏技术研究现状
• 1.2.1 国外光伏技术应用现状
• 1.2.2 国内光伏技术应用现状
• 1.3 光伏并网发电系统结构
• 1.3.1 独立式光伏发电系统
• 1.3.2 并网式光伏发电系统
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 光伏系统总体结构与原理
• 2.1 光伏电池特性分析
• 2.1.1 光伏电池原理
• 2.1.2 光伏电池等效电路
• 2.2 并网前级DC/DC变换器研究
• 2.2.1 Boost 电路的工作原理
• 2.2.2 Boost 电路的参数设计
• 2.3 并网后级DC/AC变换器研究
• 2.3.1 单相全桥逆变电路
• 2.3.2 规则采样法
• 2.4 本章小结
• 第3章 光伏阵列最大功率跟踪算法研究
• 3.1 MPPT 算法研究
• 3.1.1 常压法
• 3.1.2 扰动观察法
• 3.1.3 电导增量法
• 3.2 变步长电导增量法
• 3.3 本章小结
• 第4章 并网逆变器控制设计
• 4.1 并网控制方法与策略
• 4.2 基于DSP的锁相环
• 4.3 重复PI控制算法
• 4.4 逆变输出试验结果及其分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 光伏并网系统孤岛检测研究
• 5.1 孤岛的定义及其危害
• 5.2 常用孤岛检测方法
• 5.2.1 被动检测方法
• 5.2.2 主动检测方法
• 5.3 带正反馈的自适应频率漂移法
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢