单级光伏并网发电系统关键技术研究

【摘要】：随着世界环境问题、能源问题的日益加剧,世界各国越来越重视新能源的发展,都希望在此问题上实现可持续的发展战略,很多国家把太阳能光伏发电作为可持续发展战略的一种重要手段,因此光伏发电的一些关键技术研究一直是这些年科学研究的热点之一。 首先是光伏电池最大功率点跟踪算法(MPPT)的研究。根据光伏电池的工作特性对光伏电池进行了建模。在该模型基础上,分别讨论并分析了固定电压法、扰动观察法、增量电导法和变步长增量电导法四种最大功率点跟踪算法。针对增量电导法在启动阶段容易出现误跟踪的问题,本文提出了固定电压法结合变步长增量电导法的MPPT算法,跳过了启动过程的误跟踪点,并在最大功率跟踪的速度和精度上有所提高。通过仿真验证了方法的正确性。 其次是光伏并网逆变器结构形式改进和控制特性的研究。传统光伏并网逆变器通常采用两级系统,而本文采用了基于Z源逆变器的单级系统。Z源逆变器不仅具有附带升压特性,而且结构简单、可靠性高、成本低。根据Z源逆变器的工作原理,提出了逻辑关系插入直通状态的方法,并针对直接插入直通状态和恒定升压插入直通状态两种方法所存在谐波、可控性差和开关频率增大等问题,提出了改进型插入直通状态的方法。通过仿真结果对比,验证了改进型插入直通状态方法不但使系统的谐波含量减小,而且使系统的开关频率最低。 最后是光伏并网逆变器控制策略的研究。给出了Z源逆变器的数学模型,分别介绍了Z源网络中电容和电感参数的计算方法和设计方案。采用电压外环、电流内环的同步PI电流控制策略。在三相单级光伏并网发电系统模型上,结合辐照度的变化,分析了系统各部分的时域响应。验证了控制策略的有效性。 对本文已展开的工作进行了总结,对下一步展开的工作和研究方向做出了展望。 【关键词】：最大功率点 Z源逆变器 直通状态 同步PI
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 附图索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题的研究背景与意义13
• 1.2 光伏发电概述13-16
• 1.2.1 光伏发电现状和预测13-15
• 1.2.2 中国光伏发电的发展状况15-16
• 1.3 光伏发电分类与关键技术16-18
• 1.3.1 光伏发电的分类16-17
• 1.3.2 光伏发电关键技术17-18
• 1.4 本论文的各章节安排18-19
• 第2章 太阳能电池特性分析19-35
• 2.1 太阳能光伏电池19-23
• 2.1.1 光伏电池建模19-23
• 2.2 最大功率点跟踪23-31
• 2.2.1 光伏电池最大功率点跟踪概述23-25
• 2.2.2 固定电压跟踪法25
• 2.2.3 扰动观察法25-26
• 2.2.4 增量电导跟踪法26-29
• 2.2.5 增量电导跟踪法的改进29-30
• 2.2.6 固定电压法结合变步长增量电导法30-31
• 2.3 仿真研究31-34
• 2.3.1 仿真31-33
• 2.3.2 仿真结论33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 光伏逆变器35-55
• 3.1 常用的光伏并网逆变器35-37
• 3.1.1 光伏并网逆变器分类35
• 3.1.2 多级非隔离型的光伏并网逆变器35-36
• 3.1.3 单级式非隔离性光伏并网逆变器36-37
• 3.2 基于Z源网络的单级非隔离型光伏并网逆变器37-41
• 3.2.1 升压特性38-40
• 3.2.2 换流过程分析40-41
• 3.3 适用于Z源逆变器的空间矢量脉宽调制技术设计41-50
• 3.3.1 基于Z源逆变器的调制策略42-44
• 3.3.2 插入直通状态策略44-48
• 3.3.3 精确控制插入直通的大小48-50
• 3.4 仿真50-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第4章 三相单级式光伏并网逆变器的控制策略55-67
• 4.1 Z源逆变器的数学模型55-57
• 4.1.1 Z源网络的数学模型55-56
• 4.1.2 电压型逆变器的数学模型56
• 4.1.3 Z源逆变器的数学模型56-57
• 4.2 参数设计57-59
• 4.2.1 Z源阻抗网络电容设计57-58
• 4.2.2 Z源阻抗网络电感设计58-59
• 4.3 Z源光伏并网的控制系统59-64
• 4.3.1 同步PI电流控制技术59-64
• 4.4 仿真64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 总结与展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 附录A 发表的学术论文目录73

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