光伏并网发电系统的MATLAB仿真研究

摘要

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，新能源的开发利用显得尤为重要。太阳能以其独特的优势成为国际社会上公认的理想替代能源，使得光伏并网发电系统成为新能源开发中的一个研究热点。本文以单相光伏并网发电系统作为研究对象，对光伏并网系统中的光伏电池特性、最大功率点跟踪控制技术、并网逆变系统控制策略、孤岛检测技术等问题展开了深入的研究。
　　本文首先对光伏电池的工程用数学模型进行了分析，并在 MATLAB/Simulink中建立仿真模型，以国内某公司一款电池的参数作为依据，进行了仿真分析，实验结果表明电池的特性曲线与厂家提供的参数相吻合。
　　接着，总结了几种常见的最大功率点跟踪控制（MPPT）方法，并搭建了系统各个子模块模型，仿真表明系统在外界因素发生变化时能较快地跟踪到最大功率点；针对传统算法在实际应用中存在的各自缺点，提出了将人工免疫系统中的克隆选择算法应用到光伏 MPPT中，因免疫系统自身内在的有效机制和特性使得算法能够实时地实现对最大功率点的跟踪，具有良好的动态响应性能。
　　然后，研究了光伏并网逆变器的控制策略，在综合已有几种控制策略基础上建立仿真模型，并进行分析比较得出：基于锁相环技术与电网电压前馈补偿的复合控制策略，具有较满意的控制效果，且谐波含量 THD最小；另外，分析了光伏系统并网运行时的孤岛效应问题，对常见的主动频率偏移法AFD做了仿真分析，针对AFD算法检测时间长的不足，提出了基于周期扰动的AFDPF检测算法，仿真表明：该算法具有较快的检测速度，缩短检测时间，且兼顾负载性质对判别结果的影响。
　　最后，为方便调用各个仿真模型，在GUI中实现交互式界面，可以实现参数设置、仿真波形显示、简单波形处理等功能。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外光伏发电的现状

1.3 光伏发电系统分类

1.4 本文研究的主要内容

第二章 光伏电池建模与仿真分析

2.1 光伏电池的等效电路

2.2 光伏电池的工程用数学模型的建立

2.3 光伏电池的工程用仿真模型的建立

2.4 仿真结果分析

2.5 本章小结

第三章 光伏最大功率点跟踪控制技术

3.1 MPPT的基本原理

3.2 MPPT常规跟踪算法

3.3 最大功率跟踪控制模型

3.4 本章小结

第四章 基于克隆选择算法的MPPT控制

4.1 生物免疫系统

4.2 人工免疫系统

4.3 人工免疫算法

4.4 克隆选择算法在光伏MPPT中的具体实现

4.5 本章小结

第五章 光伏并网逆变器的控制策略研究

5.1 光伏并网逆变器拓扑结构

5.2 光伏并网逆变主电路分析

5.3 光伏并网逆变的电流跟踪控制策略

5.4 基于电网电压前馈补偿的电流跟踪控制策略

5.5 光伏并网逆变器仿真研究

5.6 本章小结

第六章 光伏并网孤岛检测技术的研究

6.1 孤岛效应概述

6.2 孤岛效应机理分析

6.3 孤岛检测标准

6.4 孤岛检测技术介绍

6.5 孤岛仿真研究

6.6 本章小结

第七章 基于GUI的光伏并网仿真系统

7.1 GUI简介

7.2 句柄图形对象

7.3 GUI的具体实现

7.4 本章小结

第八章 全文总结

8.1 本文完成的工作量

8.2 展望

参考文献

发表的论文和参加的科研项目

致谢

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