光伏并网逆变器控制策略及最大功率点跟踪技术研究

【摘要】：太阳能发电是近年倍受关注的新能源发电形式之一,它既保护了环境又节约了能源。其中光伏并网发电作为最主要的太阳能发电形式,目前有着非常好的发展前景和趋势。在光伏并网发电系统中,并网逆变器是最重要的组成单元,其性能的优劣决定着整个系统多个方面的工作效率。到目前为止,国内外已对光伏并网逆变器进行了大量的研究和应用,但是其中一些关键技术还未得到更好的解决。本课题将针对这些关键技术进行深入的研究。分析了几种传统的光伏最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,并就其共同存在的振荡和误判问题,提出了一种新的MPPT控制算法——基于功率预测的变步长扰动观测法。在PSIM中搭建了光伏MPPT仿真模型,通过对比新型MPPT控制算法与传统控制算法的跟踪效果来进行理论验证。并网逆变器作为光伏并网系统中最重要的组成单元,其拓扑结构和控制策略的选择也是至关重要的。本课题选用输出波形正弦度高的三电平中点箝位(简称NPC三电平)逆变器拓扑结构和恒功率控制(PQ)策略,并详细分析了它们的工作原理。然后基于NPC三电平拓扑结构建立不同坐标系下的三相逆变器数学模型,并采用比例积分控制(PI)和正弦脉宽调制(SPWM)技术相结合的控制方法来实现逆变器的控制。最后,在PSIM中建立了三相光伏并网逆变器仿真模型,通过合理设置实验参数进行逆变器拓扑结构和控制策略的仿真,实验结果证明本课题选用的光伏并网逆变器拓扑结构和控制策略的正确性和有效性。 【关键词】：光伏并网逆变器 最大功率点跟踪 三电平中点箝位拓扑 PI控制 正弦脉宽调制技术
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 太阳能光伏产业的发展现状10
• 1.2 太阳能光伏发电系统简介10-11
• 1.3 光伏并网逆变器研究现状11-13
• 1.3.1 最大功率点跟踪技术研究现状11-12
• 1.3.2 并网逆变器拓扑结构和控制策略研究现状12-13
• 1.4 本课题的研究意义和各章节安排13-15
• 第2章 光伏电池发电原理及其输出特性分析15-22
• 2.1 光伏电池的物理原理15
• 2.2 光伏电池数学模型及其特性分析15-18
• 2.2.1 光伏电池等效电路及其数学模型15-17
• 2.2.2 光伏电池输出特性分析17-18
• 2.3 实验仿真分析18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 光伏最大功率点跟踪技术的研究22-34
• 3.1 常用的MPPT控制算法22-26
• 3.1.1 定电压跟踪法22-23
• 3.1.2 扰动观测法23-25
• 3.1.3 电导增量法25-26
• 3.2 新型的MPPT控制算法26-29
• 3.2.1 扰动观测法误判分析27
• 3.2.2 功率预测法原理27-28
• 3.2.3 基于功率预测的变步长扰动观测法28-29
• 3.3 实验仿真分析29-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 光伏并网逆变器拓扑结构的研究34-43
• 4.1 隔离型光伏并网逆变器34-35
• 4.2 非隔离型光伏并网逆变器35-37
• 4.3 NPC三电平拓扑结构37-42
• 4.3.1 NPC三电平拓扑结构原理37-40
• 4.3.2 实验仿真验证40-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 光伏并网逆变器控制策略的研究43-55
• 5.1 光伏并网逆变器控制策略43-47
• 5.1.1 光伏并网逆变器控制原理43-44
• 5.1.2 恒功率控制策略44-45
• 5.1.3 SPWM调制技术45-47
• 5.2 数学模型建立47-53
• 5.2.1 坐标变换47-50
• 5.2.2 建立数学模型50-53
• 5.3 系统仿真分析53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 作者简介62
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果62-63
• 附录63-64

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