太阳能光伏发电及其并网控制技术的研究

论文摘要

目前,随着绿色能源可再生能源的大规模开发和利用,太阳能凭借其独特的优点得到了更多的关注。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、大规模开发利用最有前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注,而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,必将得到快速的发展。本论文就是在此背景下,对太阳能并网发电系统中最大功率跟踪控制技术、并网控制策略、孤岛效应检测方法等进行了研究,具有重要的现实意义。太阳能光伏并网发电系统的两个核心部分是太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制。首先,本文对太阳能电池的工作原理及工作特性进行介绍,详细分析太阳能电池工作的等效电路和数学模型。其次,本文详细分析了太阳电池阵列的输出特性I—V特性和P—V特性,他们具有强烈的非线性性质,特性曲线主要受到日照强度、阵列温度和串联电阻的影响。对几种传统的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法进行了研究、分析和比较,提出各自优缺点。再次,本文对并网逆变器系统进行了数学分析,建立了数学模型,并根据此数学模型,提出并实现了一种基于均值外环、瞬时值内环的并网电流控制策略,同时采用了电网电压前馈的控制方式,消除电网电压对系统动态性能的影响,降低其并网电流THD。结合MATLAB/Simulink工具,建立了系统的仿真模型,分析了控制方案的可行性,实现了较好的并网效果。最后,本文详细分析研究了孤岛效应检测方法,介绍了几种常见的被动式及主动式的孤岛检测算法,讨论了检测盲区的概念。本文采用了一种基于正反馈的功率扰动孤岛检测法,既能保证及时准确地检测出孤岛,还能降低对并网电流造成的干扰。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及其意义
• 1.2 并网光伏发电系统的具体组成
• 1.3 太阳能光伏发电并网系统研究的关键问题
• 1.4 国内外光伏发电的研究现状
• 1.5 本文主要的研究内容
• 第2章 光伏电池模型及最大功率跟踪算法
• 2.1 太阳能光伏电池的工作原理与基本特性
• 2.2 最大功率点跟踪的跟踪原理和研究进展
• 2.4 最大功率点跟踪方法介绍
• 2.5 本章小结
• 第3章 并网逆变器控制技术
• 3.1 光伏逆变器并网控制策略
• 3.1.1 光伏逆变器并网控制策略分析
• 3.1.2 光伏并网逆变器数学模型
• 3.2 内环控制设计与分析
• 3.3 外环控制设计与分析
• 3.4 结合 MATLAB/Simulink 工具的系统仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 孤岛检测技术
• 4.1 孤岛效应及危害
• 4.2 孤岛效应的检测标准
• 4.3 孤岛检测方法
• 4.3.1 被动式检测方法
• 4.3.2 主动式检测方法
• 4.4 基于正反馈的功率扰动孤岛检测方法及仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要