独立光伏发电系统最大功率跟踪以及波形校正方法的研究

摘要

太阳能作为一种无污染的绿色能源,替代传统的化石能源有不可比拟的优势,近年来在国内外成为研究热点。我国在新能源方面的发展也很迅速,独立光伏发电对于偏远无电地区有重要的实用价值,光伏发电主要受光伏电池高昂的价格和较低的转换效率所制约,在我国离大规模使用还有很远一段路要走,本文旨在开发一种简单实用的独立光伏发电系统。本文在分析光伏系统结构的基础上采用DC/DC-DC/AC两级结构。对于DC/DC部分,本文重点分析了boost电路,推挽电路和buck电路的结构以及将其用于光伏发电系统中做为DC/DC变换器的优缺点以及实现方法,DC/DC部分除实现电能变换作用外,还要实现最大功率点跟踪(MPPT),以提高光伏电池的光电转换效率。本文在分析比较传统的定电压法(CVT),导纳增量(IncCond)法的基础上对导纳增量法步长恒定引起的最大功率点功率波动的缺点进行改进,采用变步长的导纳增量法,并结合CVT法启动特性好的优点,在启动阶段采用恒定电压法,当工作电压大于0.78倍的开路电压(近似对应最大功率)时,采用变步长的导纳增量法,从而既提高了跟踪精度,又改善了启动特性。对于DC/AC部分,本文分析了光伏发电系统中逆变器与传统逆变器的不同要求,对比了无差拍、重复控制、瞬时值反馈控制等波形校正方法,确定采用基于电压、电流瞬时值反馈控制的波形校正算法,同时分析比较了电容电流反馈、电感电流反馈的优缺点,并采用基于电容电流反馈的瞬时值控制算法。仿真和实验结果表明,本文所采用的MPPT算法跟踪效果较理想,基于电容电流瞬时值反馈的波形校正算法也取得了较满意的效果。