离网风光互补发电装置控制策略的研究与应用设计

摘要

从能源需求和环境保护的角度来说，传统的化石能源已经不能满足人类生产以及生活的需求。可再生清洁能源具有储量丰富、环境友好和易于获取等特点，这些特点使得可再生清洁能源引起越来越多国家的关注与重视。目前，在人类所能利用的可再生清洁能源中，利用风能和太阳能发电被认为是效率最高且最具有前景的方式。
　　本文从风能和太阳能两种可再生清洁能源在自然界资源分布上的互补性以及两种发电系统拓扑结构具有相似性的角度出发，设计了一套完整的、具有一定应用价值的离网型风光互补发电系统。针对此套发电系统，在控制策略方面，本文针对光伏发电系统，通过分析太阳能电池板的功率输出特性和所采用的Boost升压电路的特性，提出了一套基于滑模变结构控制（Sliding Mode Control, SMC)的最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制策略；针对风力发电系统，从风力发电系统难以建立精确的数学模型，模糊控制算法无需知道被控对象的具体数学模型的角度考虑，提出了一套基于模糊控制的MPPT控制策略；针对本文所采用单相桥式逆变电路直流侧母线电压存在波动的问题，提出了改进双闭环控制策略。在系统硬件电路设计方面，本文给出了主电路、微处理器电路及外围电路和信号采集等电路设计；在系统软件方面，给出了本文所采用的三种控制策略的软件编写流程图。
　　文章最后，在上述理论研究基础之上，利用Matlab/Simulink平台分别搭建了风力发电、光伏发电以及整个风光互补发电系统的仿真模型，通过仿真验证了本文所提出的针对风光互补发电系统的MPPT控制策略和逆变控制策略的可行性和有效性。

目录

声明

1 引言

1.1 风光互补发电的应用背景及可行性分析

1.2 风光互补发电系统中关键控制策略的研究现状

1.3 本文研究的主要工作

2 小型离网风光互补发电系统概述

2.1 风光互补发电系统整体拓扑结构及工作原理

2.2 风光互补发电系统模型

2.3 本章小结

3 风光互补发电系统控制策略

3.1 光伏发电MPPT控制技术

3.2 风力发电MPPT控制技术

3.3 逆变控制技术

3.4 本章小结

4 风光互补发电系统硬件电路和软件设计

4.1 风光互补发电系统硬件部分设计

4.2 风光互补发电系统软件部分设计

4.3 本章小结

5 风光互补发电系统的建模与仿真

5.1 Matlab/Simulink简介

5.2 光伏发电部分建模与仿真

5.3 风力发电部分建模与仿真

5.4 逆变部分建模与仿真

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢