单相光伏并网逆变器控制技术研究

论文摘要

随着世界经济的蓬勃发展,世界能源也变得更加紧张,环境污染更加严重。这就迫使人们寻找和开发资源无限、清洁干净的可再生能源代替传统的能源。可再生能源产业得到了快速发展,其中光伏发电和风力发电发展最快。光伏产业的发展将对世界环境和能源产生深远而重大的意义。本文以单相光伏并网逆变器为主要研究对象,分析了单相光伏并网系统。主要内容包括主电路结构、最大功率点跟踪、控制方法及孤岛效应,并且进行了分析和仿真研究。首先对光伏电池的输出功率进行最大功率点跟踪的实验,选择了模糊控制方法,有建模简单、易于控制复杂系统的优点。在模糊控制下,模型仿真后实现了最大功率点的跟踪,速度较快,电池也达到了很高的利用率。在逆变器模型中,控制器采用了设计简单的PID控制方法,并重点进行了锁相技术的研究,双重控制实现了理想电流的输出,功率因数较高,电流与电压波形跟踪很好。在此基础上,本文又采用主动频率检测法对系统进行保护。当检测到频率的变化超过系统的承受范围时,保护启动,将系统与负载断开。在建立的仿真模型中,孤岛发生后约一个单位周期内便检测出来,迅速断开与电网和负载的连接,避免了危害的发生。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 光伏发电产业的发展前景
• 1.2.1 世界光伏产业的现状
• 1.2.2 光伏产业的前景展望
• 1.3 光伏系统简介
• 1.3.1 太阳能独立光伏发电系统
• 1.3.2 光伏并网发电系统
• 1.3.3 混合供电系统
• 1.3.4 光伏技术应用
• 1.4 国内外研究动态
• 1.4.1 MPPT
• 1.4.2 锁相环
• 1.4.3 孤岛检测
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 最大功率点跟踪
• 2.1 光伏阵列
• 2.1.1 光伏电池特性
• 2.1.2 模型搭建
• 2.1.3 仿真验证
• 2.2 MPPT
• 2.2.1 MPPT控制基本目标与工作原理
• 2.2.2 定电压跟踪法
• 2.2.3 扰动观察法
• 2.2.4 电导增量法
• 2.3 基于模糊算法的电导增量法
• 2.3.1 实验过程
• 2.3.2 实验结果
• 第三章 并网逆变器的锁相技术
• 3.1 并网逆变器
• 3.1.1 并网逆变器的分类
• 3.1.2 逆变器的工作原理
• 3.2 PWM控制方法
• 3.3 锁相环技术
• 3.3.1 锁相环控制原理
• 3.3.2 过零点数字化锁相环
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 逆变器的仿真研究
• 3.4.1 逆变器的仿真工作分析
• 3.4.2 仿真结果
• 3.5 整个系统的仿真
• 第四章 孤岛检测及保护
• 4.1 孤岛效应
• 4.2 检测方法介绍
• 4.2.1 无源检测方法
• 4.2.2 有源检测方法
• 4.3 保护措施
• 4.4 新的频率偏移方法
• 4.5 反孤岛仿真实验
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢