光伏发电系统的最大功率跟踪和并网控制策略研究

【摘要】：大量化石能源的开发利用，不仅对生态环境有所破坏，且化石能源的总蕴含量不断减小，使当今社会面临着能源危机和环境问题的双重压力，对新能源的研究利用，成为世界各地应对能源危机及环境问题的重要途径。在众多新能源中，太阳能具有无污染、可再生等优点，成为人们研究的重点之一。光伏最大功率跟踪和并网逆变器控制策略作为太阳能利用的关键问题，仍然存在着一些问题，针对相关问题论文的主要工作如下： 首先，针对具有众多优点而被广泛用在光伏发电系统中的扰动观察法，分析该方法由于扰动步长而存在的振荡和外界环境突变时该方法可能存在误判等不足，提出一种基于面积差变步长的光伏电池最大功率跟踪方法，该方法根据面积差的不同能够实现自适应调节扰动步长，从而能够弥补扰动观察法由于扰动步长的原因而存在的振荡和环境突变时可能误判的问题。根据所建立的模型对扰动观察法和面积差变步长法进行仿真研究。仿真表明提出的改进方法在跟踪到最大功率点附近几乎不存在振荡，当外界环境巨变时，仍能准确、迅速的完成最大功率跟踪，弥补了扰动观察法的不足。 其次，建立三相光伏逆变器的数学模型，分析具有良好的动态和稳态性能而被广泛应用在光伏并网系统中的双闭环PI控制策略，针对双闭环PI控制的电流内环存在稳态误差、系统容易受到电网干扰等缺陷，论文采用了PR控制，利用PR控制器在电网基波频率处幅值增益无穷大，来消除内环指令电流与反馈电流之间的稳态误差，同时增加系统抗外界干扰的能力；为进一步提高抗电网频率偏移能力，采用其改进型准PR控制，理论分析了准PR控制器相比PI控制器在稳态误差及抗电网干扰上的优越性，设计准PR控制器谐波补偿环节；然后建立整个并网仿真系统模型，对比在PI控制与准PR控制下系统的仿真结果来验证准PR控制的优越性。 最后，在理论分析和仿真的基础上，在以TMS320F28035为主控芯片，功率为3KW的光伏发电系统实验平台上，设计软件流程图，调试程序，分析实验波形，结果表明论文设计方法的正确性及有效性。 【关键词】：光伏电池 自适应变步长 最大功率跟踪 并网策略 准比例谐振控制
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外光伏并网发电的现状12-14
• 1.2.1 国外光伏并网发电发展现状12-13
• 1.2.2 国内光伏并网发电发展现状13-14
• 1.3 光伏最大功率跟踪和并网控制存在的问题及并网标准14-17
• 1.3.1 光伏最大功率跟踪存在的问题15
• 1.3.2 光伏并网控制策略存在的问题15-16
• 1.3.3 光伏发电并网标准16-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 第二章 光伏最大功率跟踪研究18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 光伏电池的建模研究18-23
• 2.2.1 光伏电池发电原理18-19
• 2.2.2 光伏电池的数学模型19-21
• 2.2.3 光伏电池模型仿真研究21-22
• 2.2.4 仿真结果分析22-23
• 2.3 光伏电池最大功率研究23-26
• 2.3.1 光伏 MPPT 原理23-24
• 2.3.2 DC/DC 变换器的设计24-26
• 2.4 扰动观察法26-29
• 2.4.1 扰动观察法原理26-27
• 2.4.2 扰动观察法的振荡与误判问题27-29
• 2.5 面积差变步长光伏 MPPT 方法29-34
• 2.5.1 面积差变步长光伏 MPPT 原理29-32
• 2.5.2 面积差变步长光伏 MPPT 仿真模型32
• 2.5.3 面积差变步长光伏 MPPT 仿真分析32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 三相光伏发电系统并网控制策略35-63
• 3.1 引言35
• 3.2 三相光伏并网逆变器分类35-36
• 3.2.1 按逆变器结构级数分类35-36
• 3.2.2 按逆变器控制方式分类36
• 3.3 三相光伏逆变器数学模型36-39
• 3.3.1 电路拓扑结构36-37
• 3.3.2 三相光伏逆变器在三相静止坐标系下的数学模型37-38
• 3.3.3 三相光伏逆变器在两相静止αβ坐标系下的数学模型38
• 3.3.4 三相光伏逆变器在两相旋转 dq 坐标系下的数学模型38-39
• 3.4 光伏并网控制策略原理39-54
• 3.4.1 光伏并网控制策略基本原理39-40
• 3.4.2 基于电网电压定向的双环矢量控制40-44
• 3.4.3 电流内环 PI 控制分析44-45
• 3.4.4 电流内环 PR 和准 PR 控制分析45-48
• 3.4.5 准 PR 与 PI 性能比较48-50
• 3.4.6 准 PR 控制器参数设计50-53
• 3.4.7 准 PR 控制器谐波补偿器设计53-54
• 3.5 基于电网电压定向的双闭环准 PR 控制仿真分析54-62
• 3.5.1 仿真模型各模块分析54-61
• 3.5.2 并网电流分析61-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第四章 光伏发电系统软硬件设计与实验63-78
• 4.1 引言63
• 4.2 光伏系统整体结构和并网性能指标63-64
• 4.3 并网系统硬件设计64-73
• 4.3.1 前级 DC/DC 升压电路参数设计64-65
• 4.3.2 后级 DC/AC 逆变电路参数设计65-68
• 4.3.3 驱动电路68-69
• 4.3.4 采样电路69-71
• 4.3.5 电源电路71-72
• 4.3.6 控制电路72-73
• 4.4 光伏并网软件设计73-75
• 4.5 实验结果及分析75-77
• 4.5.1 PWM 波形76
• 4.5.2 锁相电路实验结果76-77
• 4.5.3 并网电压电流波形77
• 4.6 本章小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 总结78-79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

我国光伏产业发展现状简析之二    李雷;

滞环电流控制逆变器建模及分析    王建华;张方华;龚春英;刘磊;

以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器    叶满园;官二勇;宋平岗;

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法    朱铭炼;李臣松;陈新;龚春英;

一种新颖的比例积分谐振控制策略    马海啸;

光伏发电系统模型综述    刘东冉;陈树勇;马敏;王皓怀;侯俊贤;马世英;

光伏阵列最大功率点跟踪控制方法综述    周林;武剑;栗秋华;郭珂;

内置重复控制器无差拍控制在有源滤波器中的应用    周娟;秦静;王子绩;伍小杰;

基于改进型比例谐振控制器的三相四线制光伏发电和有源滤波器系统    耿乙文;伍小杰;周德佳;徐立华;乔树通;

中点箝位式三电平光伏并网逆变器的三单相Quasi-PR控制策略    孙玉坤;孙海洋;张亮;

数字化光伏并网系统的逆变技术研究    张文

三相光伏并网逆变器控制策略研究    王瑞

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

独立光伏系统高效充电策略研究    张鸿博;蔡晓峰;赵慧光;

基于瞬时电流直接控制的有源电力滤波器电流跟踪新方法    尹春杰;张承慧;陈阿莲;王鑫;刘振;

光伏发电关键技术的研究与发展综述    李建宁;刘其辉;李赢;张雪莉;

比例-谐振控制器在单级式太阳能并网逆变器中的应用    孙培德;叶礼清;

太阳能发电技术与应用 第三讲:最大功率点跟踪技术    王健强;

基于最优梯度法MPPT的三相光伏并网逆变器    官二勇;宋平岗;叶满园;

基于模糊控制的最大功率点跟踪方法研究    任碧莹;钟彦儒;孙向东;同向前;

基于LCL滤波的光伏并网逆变器电流滞环控制    戴训江;晁勤;

三相光伏并网逆变器动态建型与灵敏度分析    戴训江;蔺红;晁勤;

全球能源与环境现状及前景    曾少军;

全球太阳能产业法律政策分析及启示    海山;栾春娟;

基于审计的中国光伏产业技术创新管理缺失性分析    张燕;

基于滑模极值搜索控制的光伏发电系统最大功率点跟踪    曾志;李益国;沈炯;

光伏发电系统最大功率点跟踪计算法研究    陈岳峰;朱江峰;

独立光伏发电系统控制策略研究    邹新骜;刘晓明;

智慧城市中直流楼宇能源架构分析    邹新骜;刘晓明;

局部阴影下的光伏发电的最大功率点跟踪控制研究    崔屹;周建萍;朱建萍;薛亚林;

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

分布式光伏发电微电网供能系统研究    袁建华

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

户用式光伏并网发电控制策略的研究    任碧莹

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究    李春玲

光伏发电并网系统的相关技术研究    赵杰

低热值气体燃料燃烧技术及其工业应用    文午琪

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

光伏并网逆变系统的研究及应用    李明

模糊控制在光伏最大功率追踪预测中的应用与研究    陈亚峰

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

光伏并网发电控制系统的仿真研究    王卫星

临界导通（CRM）电压模有源功率因数校正器XD7561的设计    丁睿

基于MPPT的风光互补控制器的研制    费韩

计及感应电动机负荷的光伏并网系统的小干扰稳定性分析    田华

一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计    张文;魏仲华;廖天发;高理文;薛家祥;

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现    谭颖琦;范大鹏;陶溢;

一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计    陈建萍;张文;钟晨东;魏仲华;

滞环电流控制型双BUCK逆变器    洪峰,刘军

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统    吴理博;赵争鸣;刘建政;王健;袁立强;

基于IGBT并联技术的大功率智能模块研制    乔尔敏;温旭辉;郭新;

三相并联型有源电力滤波器电流重复控制    耿攀;戴珂;魏学良;张凯;康勇;

一种新型的基于单周控制的功率因数校正方法及实验研究    王玉斌;厉吉文;田召广;吕燕;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

太阳能光伏发电及其并网控制技术的研究    吴丽红

光伏发电系统并网控制与孤岛检测的研究    张恩领

单级三相式光伏并网逆变器研究    潘卫明

基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计    吴忠军

基于内模原理的逆变器波形控制技术研究    周亮

光伏并网发电系统控制方法的研究    杨建菲

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

单相光伏并网逆变器的研究    余运江

基于光伏并网发电系统的孤岛检测    李春玲

中国光伏产业发展战略研究    李华

发展中的太阳能光伏发电系统    邱毓昌

西藏光明工程先导项目──6kW无电村用光伏发电系统研制    江燕兴,许洪华,李平,刘光启,赵斌

中日合作太阳能光伏发电系统    李爽,刘光启,许洪化,赵斌

光伏发电系统:一种解决能源危机的重要方法    史云鹏,王莹莹,王超

光伏发电系统优化分析    汤叶华;谢建;刘祖明;廖华;陈庭金;

太阳能光伏发电技术(7) 光伏发电系统的负载与配线    马胜红;陆虎俞;

独立户用光伏发电系统成本影响因素及其分析    李冬梅;刘志璋;刘志强;

太阳能光伏发电系统为半导体行业带来新机会    周智勇;

高能效直流模块式光伏发电系统性能评估    刘邦银;段善旭;康勇;

太阳能光伏发电系统的原理及其发展    沈国良;赵旭升;

光伏发电系统用高效逆变器的研究    周光明;沈煜;张晋茂;麻凯恩;朱正菲;杜强;

太阳能光伏发电系统性能分析的模糊综合评价方法    陆亚萍;梁小冰;

分布式光伏发电系统及微型逆变器综述    程丽敏;曹阳;

太阳能光伏发电系统工程结构强度设计    郝文华;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

光伏发电系统建模及其控制器参数的全局优化设计方法研究    谢亦丰;祝明华;熊连松;李琛;卓放;张海龙;

光伏发电系统的过去,现在和未来    冯垛生;

用于热光伏发电系统的发射体材料的研究进展    徐峰;刘爱民;罗慧晶;翁占坤;

小型离网光伏发电系统的设计    程启明;李明;陈根;王鹤霖;

莱芜供电首建光伏发电系统    王宪才　魏延彬

莱芜供电公司建成首个光伏发电系统    通讯员 王宪才　魏延彬

光伏发电系统租还是买？    徐瑶

数倍聚光跟踪光伏发电系统解决太阳能高成本难题    申淳

晶澳公司捐赠光伏发电系统    特约记者 牛献力　通讯员 王丽英

美研制新式太阳能热光伏发电系统    记者 刘霞

广东最大户用光伏发电系统亮相    本报记者　 戈晓芳 见习记者 于洋

我市首座太阳能光伏发电系统正式并网发电    记者 王莹　特约通讯员 刘孟君

我省光伏产业又添高科技“新丁”    记者 星子

依托自然优势发展新疆光伏产业    苏国平　新疆经信委副主任

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

分布式光伏发电系统的控制和孤岛故障检测    吴志鹏

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

泛（火用）分析方法及其应用研究    蒋爱华

新型光伏发电系统的研究    韩志强

光伏发电系统监控与发电预测模型研究    李徐辉

光伏发电系统中双模式逆变器控制策略研究    周阳

光伏发电系统电压稳定控制技术的研究    王培波

光伏发电系统效率优化问题的研究    王丹

高效率的太阳能光伏发电系统设计及优化分析    谢旗辉

光伏发电系统高效电能变换技术研究    刘阳

基于双频变换器的单相光伏发电系统研究    方堃

单相光伏发电系统与并网控制策略的研究    宋涛松

太阳能光伏发电系统的研究    孔娟