光伏并网发电系统及其漏电流控制策略的研究

【摘要】：随着经济的不断发展，生活质量的提高，人们对能源的需求量不断增加，然而化石能源的日益枯竭。绿色、环保、可持续、和谐的再生能源得到人们的亲睐。因为太阳能资源广泛、永久、绿色能源、且不受地域影响等优点成为新能源的新秀。太阳能发电即光伏发电成为各国能源研究的重要方向，并逐渐显示出其良好的应用前景。由于太阳能能量密度低，且光伏发电系统的占地面积较大、成本高、受气候的影响较大等限制使得光伏发电的效率较低。因此，加深对太阳能光伏发电系统的研发，尤其是提高光伏发电整体的效率，这对缓解人类日前的能源危机有着非常重大的意义。 其中，太阳能电池是光伏发电的主要部件，因此怎样提高电池的发电效率是当今研究的热点。光伏电池的输入输出特性受到其自身制作工艺、太阳光照强度，还有电池工作时温度的影响。所以各种光伏电池通用仿真模型相继提出。且因为光伏电池通用仿真模型复杂、难懂等问题使得光伏电池的仿真难度增大，对实际的实验造成更大的限制。本文介绍一种简单、明了的新型仿真模型。该模型对光伏电池中几个重要参数进行模块化处理，使得模型可以清晰的得到不同温度和光照强度对光伏电池参数的影响。并结合新型的MPPT跟踪方法，验证该模型的正确性。 然而，如何更有效率、更高品质的转换成为人们可以直接利用的电量，也是迫在眉睫的。无变压器并网逆变器拥有效率高、体积小、质量轻和成本低等优势，迅速成为各国科研人员的研究热点。但变压器的消除，使得光伏(PV)系统和电网之间形成较大的共模漏电流，增加并网电流的高次谐波，还有可能危害到设备和人员安全。因此漏电流的消除对无变压器光伏并网逆变器普及和发展至关重要。本文分析了单相并网逆变器漏电流产生机理，建立了考虑寄生参数的共模谐振电路等效模型，并分析对称参数和不对称参数下，不同开关调制方法、电网电压、滤波电感以及寄生电容对漏电流的影响。最后通过无差拍电流控制的单相光伏并网逆变电路，并基于无差拍电流控制原理提出了对占空比进行补偿的补偿方法。并通过系统仿真和实验数据，验证方法的正确性。 故本文提出了一种新型的电池仿真模型，提高对光伏电池仿真模型的理解，从而加强对实际实验的可操作性。并且通过无差拍电流控制的单相光伏并网逆变电路，说明了漏电流对逆变电流以及MPPT的影响。并提出了对占空比进行补偿的补偿方法，消除漏电流对逆变电流以及MPPT稳定的影响，实现系统的高质量并网电流的输出和最大功率的准确跟踪。 【关键词】：光伏发电系统 太阳能电池 逆变器 漏电流 无差拍电流控制
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题背景11-14
• 1.1.1 太阳能光伏发电的优点12-13
• 1.1.2 太阳能光伏发电的缺点13-14
• 1.2 太阳能光伏发电的研究现状及其发展趋势14-18
• 1.2.1 国外光伏发电的研究现状及前景14-15
• 1.2.2 国内光伏发电的研究现状及前景15-16
• 1.2.3 太阳能光伏发电的发展趋势——并网16-17
• 1.2.4 我国光伏并网发电的弊端17-18
• 1.3 课题研究的目标和意义18
• 1.4 本文研究内容及结构安排18-19
• 1.5 本章小结19-21
• 第二章 光伏并网发电系统21-29
• 2.1 光伏发电的原理及分类21-23
• 2.1.1 光伏发电的原理21
• 2.1.2 光伏发电系统分类21-23
• 2.2 光伏并网发电系统的主要设备23-27
• 2.2.1 太阳能电池方阵23-24
• 2.2.2 逆变器24-26
• 2.2.3 控制设备26-27
• 2.3 光伏并网发电原理图27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 光伏电池及其特性29-33
• 3.1 太阳能光伏电池的工作原理29-30
• 3.2 光伏电池的主要分类30-31
• 3.3 太阳能光伏电池主要参数31
• 3.4 光伏电池的转换效率及其影响因素31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 光伏电池新型仿真模型33-43
• 4.1 光伏电池的二极管模型分析33-34
• 4.2 光伏电池模块化建模34-37
• 4.2.1 模块化建模34-36
• 4.2.2 仿真结果与分析36-37
• 4.3 新型 MPPT 方法37-40
• 4.3.1 光伏发电最大功率点跟踪37-38
• 4.3.2 新型最大功率点跟踪方法38-40
• 4.4 仿真结果与分析40-41
• 4.5 本章小结41-43
• 第五章 单相无变压器光伏并网逆变器漏电流分析43-53
• 5.1 无变压器并网逆变器共模谐振电路等效模型43-45
• 5.2 对称参数拓扑结构对共模漏电流影响45-48
• 5.2.1 激励源 Ucm 对漏电流的影响46-47
• 5.2.2 激励源电网电压对漏电流的影响47-48
• 5.3 不对称参数拓扑结构对共模漏电流影响48-51
• 5.3.1 不对称滤波电感对共模漏电流的影响48-49
• 5.3.2 不同形成方式寄生电容对共模漏电流的影响49-51
• 5.4 本章小结51-53
• 第六章 无差拍控制下单相光伏并网逆变器漏电流53-61
• 6.1 单相非隔离型并网逆变器漏电流分析53-54
• 6.2 并网逆变器无差拍电流控制54-55
• 6.3 漏电流对逆变系统的影响及补偿方法55-57
• 6.3.1 漏电流对逆变电流及 MPPT 的影响55-56
• 6.3.2 基于无差拍控制的漏电流补偿方法56-57
• 6.4 实验验证与分析57-60
• 6.5 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间的研究成果69-70

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