光伏发电系统MPPT及并网控制策略的研究

摘要

资源紧缺和环境污染日趋严重成为当前人类亟待解决的两大问题,减少传统化石燃料的开采,加大对新能源的开发利用得到了人们的一致认同。光伏产业具有广大的应用前景和研究意义,论文以提高三相光伏并网系统的电能转化效率和运行稳定性为出发点,对以下内容展开了探究:
　　首先对光伏电池进行了数学建模,介绍了外界环境变化时对光伏电池输出特性的影响。对几种常用MPPT控制策略进行了阐述,在此基础上给出一种基于电压自适应的MPPT算法,并在MATLAB中进行对比仿真验证。紧接着对光伏并网逆变器进行了介绍,对常见的L型、LC型、LCL型并网逆变器进行建模分析,结合Bode图对其幅频特性进行对比分析,然后选用LCL型并网逆变器作为本文系统的研究对象,然后基于LCL型逆变器的谐振机理进行了无源阻尼、有源阻尼的分析,并进行了对比仿真,发现有源阻尼对谐振尖峰的抑制效果较明显。最后,结合有源阻尼在双闭环的控制策略上提出一种耦合量前馈的解耦控制策略,通过相应耦合量的前馈补偿,消除d、q轴之间的耦合关系,在该控制策略下,d、q轴之间实现了完全解耦,仿真结果表明此种控制策略下并网电流的谐波得到有效抑制,基本能够满足系统高功率因数并网的要求。
　　通过MATLAB对理论分析进行仿真验证,仿真结果与理论分析基本吻合,结果表明:与传统控制下的系统相比,该系统的最大功率点追踪较精度高、速度快,系统并网过程运行稳定,并网电流中的谐波也得到了有效抑制,符合国家制定的相关技术标准。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 光伏并网发电系统概述

1．2．1 光伏发电系统的分类

1．2．2 并网型光伏发电系统的电路拓扑和构成

1．3 光伏并网发电系统的研究现状

1．3．1 光伏MPPT控制策略研究现状

1．3．2 光伏逆变器控制策略研究现状

1．3．3 并网逆变器交流输出滤波技术研究现状

1．4 本文的主要研究内容和意义

2 光伏电池建模及御PT控制策略

2．1 光伏电池的工作原理及数学模型

2．1．1 光伏电池的工作原理

2．1．2 光伏电池的数学模型

2．2 两级式光伏并网发电系统MPPT原理

2．3 基于电压自适应的扰动观测MPPT算法

2．4 仿真与结果分析

2．4．1 传统扰动观测法仿真模型

2．4．2 基于电压自适应的扰动观察法的仿真模型

2．4．3 仿真结果分析

2．5 本章小结

3 光伏并网逆变器数学建模分析

3．1 带L型滤波电路并网逆变器数学建模

3．2 带LC型滤波器的并网逆变器的数学模型

3．3 带LCL型滤波器的并网逆变器的数学模型

3．4 L型、LC型滤波器与LCL滤波器的对比

3．5 本章小结

4 LCL型并网逆变器控制策略研究

4．1 无源阻尼控制

4．1．1 传统无源阻尼方法分析

4．1．2 改进的无源阻尼分析

4．1．3 电容支路串联电阻的无源阻尼仿真

4．2 有源阻尼控制

4．2．1 基于状态变量反馈的有源阻尼方法

4．2．2 基于陷波器的有源阻尼

4．3 常规双闭环控制策略的分析和仿真

4．3．1 常规双闭环控制策略

4．3．2 LCL并网逆变器有源阻尼仿真

4．4 本章小结

5 耦合量前馈的LCL型逆变器的双闭环控制

5．1 LCL型并网逆变器的解耦分析

5．2 控制策略的提出和控制器参数设计

5．3 耦合量前馈的LCL型逆变器双闭环控制的仿真分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果