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单相光伏并网发电系统的仿真研究

作　者: 吴迅
导　师: 何人望
学　校: 华东交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 光伏并网 PSIM仿真最大功率点跟踪电流滞环控制
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

太阳能是现今自然界中最为理想的能源，它在分布上基本上无地域限制，可毫无顾虑的自由利用，是一种取之不尽，用之不竭的能源，也是人类最终可以依赖的能源。太阳能光伏发电具有许多从所周知的优点，如无噪声、无污染、使用方便、能量随处可得，无需消耗燃料，故障率低，维护方便，并且可以实现无人值守，光伏电站建设周期短，可以适情况建设随意大小的规模，更可以方便地与用电建筑相结合等，这些优点都是常规发电和其他可再生能源发电方式所不及的。在光伏发电系统中，整个系统的优化设计十分重要，它是降低系统成本，提高系统可靠性和系统效率的保证。由于光伏系统控制策略在不断进步，在这种情况下，要想缩短光伏发电系统的设计和开发周期，同时确保其性能优良和可靠，节约成本，就要充分重视相关的计算机仿真和辅助设计技术，首先应该选择仿真平台软件，它是实现仿真和辅助设计的基础。本文选用PSIM作为整个光伏发电系统的仿真软件。对光伏电池物理特性进行分析，建立其数学模型，并在PSIM中建立可反应光照强度与环境温度的仿真模型，通过分析仿真结果证明其可靠性。光伏发电系统主电路采用两级式无变压器方式。为了能有效的利用有限的太阳能，最大功率点跟踪（MPPT）是控制功能的重中之重，本文在对原有的扰动观察法、电导增量法进行仿真分析的基础上，计设了一种三点比较式的变步长扰动观察法，在PSIM中进行仿真，通过控制BOOST电路中IGBT的占空比来实现MPPT的控制，仿真结果的表明该算法确实比原有的算法有了明显的改进。在并网逆变器控制策略上，采用基于锁相环的电流滞环控制方法，仿真结果表示并网电流能很好地与电网电压实现同频同相，实现输出功率因数为1。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 课题的研究背景及意义  7-8
  1.2 太阳能光伏发电现状与发展前景  8-13
    1.2.1 世界光伏发电的现状与发展目标  9-10
    1.2.2 中国太阳能光伏发电的发展现状和前景  10-13
  1.3 光伏发电系统的类型  13-14
    1.3.1 独立光伏发电系统  13
    1.3.2 并网光伏发电系统  13-14
    1.3.3 互补型光伏发电系统  14
  1.4 并网光伏发电系统简介  14-16
    1.4.1 并网光伏系统的主电路结构  14-15
    1.4.2 并网光伏系统的功能分类  15-16
  1.5 本文研究的主要内容  16-18
第二章光伏电池的仿真研究  18-29
  2.1 光伏电池原理  18-20
  2.2 光伏电池基本特性  20-23
    2.2.1 等效模型  20-23
    2.2.2 伏安特性参数  23
  2.3 光伏电池的仿真模型  23-29
第三章光伏发电系统的 MPPT 研究  29-47
  3.1 MPPT 基本原理  29-30
  3.2 光伏电池最大功率点跟踪方法  30-34
    3.2.1 恒定电压法  30-31
    3.2.2 扰动观察法  31-32
    3.2.3 电导增量法  32-33
    3.2.4 其它 MPPT 方法  33-34
  3.3 最大功率点跟踪（MPPT）的仿真研究  34-47
    3.3.1 MPPT 仿真模型  34-37
    3.3.2 扰动观察法的仿真  37-39
    3.3.3 电导增量法的仿真  39-41
    3.3.4 新型扰动观察法  41-47
第四章光伏并网控制方法的仿真研究  47-62
  4.1 DC/AC 变换技术  47-49
  4.2 光伏并网逆变器的控制策略  49-53
    4.2.1 滞环比较方式  50-52
    4.2.2 三角波比较方式  52
    4.2.3 定时比较控制方式  52-53
  4.3 滤波器的选用  53-55
  4.4 并网逆变器输出滤波器的仿真比较  55-60
    4.4.1 仿真模型  55-56
    4.4.2 仿真结果  56-60
  4.5 系统的仿真  60-62
第五章单相光伏并网系统主电路参数设计  62-69
  5.1 Boost 电路参数计算  62-65
    5.1.1 原理分析  62-63
    5.1.2 电感 L 的选择  63-64
    5.1.3 电容 C 的选择  64-65
    5.1.4 开关管与二级管的选择  65
  5.2 DC-AC 逆变电路主要参数设计  65-69
    5.2.1 LCL 滤波器的参数选择  65-67
    5.2.2 功率开关管的选取  67-69
第六章总结与展望  69-70
  6.1 全文总结  69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-73
个人简历在读期间发表的学术论文  73-74
致谢  74

单相光伏并网发电系统的仿真研究

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