基于准滑模控制的光伏并网系统

摘要

作为取之不尽用之不竭的环保清洁绿色能源，太阳能被公认为最具有发展潜力的新能源，也是目前为止应用最为广泛的新型能源。而太阳能的时变特性与现代电网对供电质量的高标准要求之间的矛盾，使得光伏发电系统的并网控制成为当前该领域的研究热点。本文针对光伏并网的两大主要问题进行研究。首先，太阳能电池的输出功率受光照强度和温度的影响较大，如何在环境因素不断变化的情况下提高发电效率，使光伏阵列保持输出最大电功率？其次，如何保证并网稳定性，即保证并网时电压与电网电压同期，且功率因数能够接近于1。
　　针对第一个问题，本文采用最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）算法，应用最大功率跟踪法来控制光伏板的DC/DC电路，从而自适应调整光伏电池的工作点。目前常用的MPPT算法有：干扰观测法、电导增量法、恒电压控制法。本文分析现有各算法的优缺点，比较其控制效果，给出了适合本系统应用场合的改进电导增量算法。针对第二个问题，本文采用准滑模控制策略对逆变器进行控制。
　　基于上述理论分析，首先设计各功率跟踪法并通过MATLAB仿真比较得出本系统所适用的方案，然后应用提出的准滑模控制策略，设计出逆变电路的控制方案，最终搭建实验平台进行实验研究。实验结果表明：改进电导增量控制算法能够使系统快速、稳定地进行功率跟踪调节，基于准滑模控制的光伏并网系统能够实现同期并网，输出功率因数接近于1，整个供电系统稳定，且具有一定的鲁棒性。

目录

声明

第1章绪论

1.1光伏发电的背景和意义

1.2国内外光伏发电的发展现状

1.3光伏发电系统的结构形式

1.4本文的主要工作和结构安排

第2章太阳能电池模型及特性研究

2.1太阳能电池的物理特性研究

2.2基于物理特性的太阳能电池模型建立

2.3太阳能电池的仿真建模

2.4最大功率点的外界影响因素研究

2.5小结

第3章太阳能电池改进MPPT算法及其仿真

3.1最大功率点跟踪原理及跟踪过程

3.2最大功率点跟踪方法及仿真

3.3 MPPT方法的改进

3.4小结

第4章基于滑模控制的光伏并网逆变器

4.1光伏并网逆变器的基本拓扑结构

4.2滑模变结构控制理论研究

4.3准滑模控制策略及应用

4.4小结

第5章小功率光伏并网系统实验研究

5.1系统电路拓扑结构设计及控制概述

5.2光伏并网系统的软硬件设计

5.3实验结果及分析

5.4小结

第6章总结与展望

6.1论文完成的工作

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果