带储能模块的并网光伏发电系统研究

摘要

目前全球能源形势不容乐观，开发可再生新能源，改变能源结构成为大势所趋。太阳能资源作为分布范围广泛、洁净环保、储量无限的新能源已成为开发的重要对象。现代工业中最直接利用的能源就是电能，所以利用太阳能发电作为电网的重要补充形式成为研究热点。由于光伏发电不稳定，会受外界环境和负载的影响，并网会对电网电能造成污染，所以光伏发电技术中如何高效利用太阳能产生稳定电能，将产生的电能无污染馈送到电网成为了目前的重点研究方向。
　　开发了等效不间断电源的储能模块，储能模块包括充放电控制和蓄电池两部分，蓄电池技术已经相当成熟，本系统主要对充放电控制方法进行研究，充电采用三阶段控制，放电采用电压控制，设计了电压外环电流内环的双闭环控制策略，该控制策略能有效的延长蓄电池的寿命;光伏电池阵列的输出功率随环境及负载的变化而不同，其中有且仅有一个最大功率点，为了实现光伏电池阵列实时工作在最大功率点达到光伏发电的高效利用，设计了定电压启动变步长追踪的新型电导增量控制算法，使光伏电池阵列输出仅需0.05s即可达到稳定，且功率波动极小;设计了三相并网逆变器，当光伏电池阵列产生电能大于负载所需时，可将多余的电能输送到电网，避免光伏发电的浪费，还可节约成本，当光伏电池阵列产生电能不足负载使用时，电网输送电能进行补充，逆变器的控制方式采用基于空间矢量的电压外环电流内环的双闭环策略，既实现了单位功率因数馈送电能不对电网造成污染又减小了直流母线电压的波动。
　　针对系统随着负载及其环境变化产生的七种不同工作状态，设计了工作模式切换控制策略，使光伏电池模块、储能系统模块和并网模块的工作状态做出相应的调整。最终在各模块原理分析及控制策略设计的基础上搭建了整体系统的仿真模型，在Simulink软件中进行了不同工作模式的仿真分析，仿真结果验证了系统各模块工作状态的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 并网光伏发电系统面临的问题

1．3 国内外并网光伏发电技术研究现状

1．3．1 蓄电池充放电控制研究现状

1．3．2 最大功率跟踪技术研究现状

1．3．3 并网逆变器控制策略研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 光伏电池阵列模块及储能模块

2．1 光伏电池工作原理及特性分析

2．1．1 光伏电池工作原理

2．1．2 光伏电池模型

2．1．3 光伏电池阵列建模及仿真输出特性

2．2 储能系统及其控制策略

2．2．1 光伏蓄电池工作原理及其参数

2．2．2 双向DC-DC主电路及工作原理

2．2．3 蓄电池充放电控制策略

2．3 本章小结

3 基于改进电导增量法的最大功率跟踪及其实现

3．1 最大功率点跟踪(MPPT)原理及实现电路

3．1．1 最大功率点跟踪(MPPT)原理

3．1．2 DC-DC电路选取

3．1．3 Boost电路参数设计

3．2 定电压启动变步长的跟踪电导增量法

3．2．1 定电压控制法

3．2．2 传统电导增量法

3．2．3 定电压变步长电导增量法

3．2．4 电导增量法MPPT仿真结果分析

3．3 本章小结

4 三相并网逆变器的设计与控制

4．1 并网逆变器的概述

4．1．1 并网逆变器主电路结构及其工作原理

4．1．2 并网逆变器控制策略

4．2 电压电流双闭环控制策略

4．2．1 前馈解耦控制

4．2．2 电压电流双闭环参数

4．2．3 锁相环技术

4．2．4 空间矢量脉宽调制技术

4．3 SVPWM工作原理及实现

4．3．1 SVPWM基本原理

4．3．2 SVPWM技术的实现

4．4 本章小结

5 带储能模块的并网光伏发电系统仿真研究

5．1 光伏发电系统工作模式及其控制策略

5．1．1 光伏发电系统工作模式分析

5．1．2 光伏发电系统工作模式的控制策略

5．2 光伏发电系统典型工作模式的仿真分析

5．2．1 工作模式一

5．2．2 工作模式二

5．2．3 工作模式三

5．2．4 工作模式四

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢