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光伏发电最大功率点跟踪及并网运行

作　者: 杨伟昕
导　师: 肖岚
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 光伏发电 并网逆变器 最大功率点跟踪 变步长 数字控制
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,随着能源的短缺和环境污染的加重,可再生能源的开发利用成为一个研究热点,光伏并网发电作为太阳能的一种开发利用方式得到了广泛关注。为了能够使光伏阵列以最大功率输出,并将输出的电能以高质量的正弦波送入电网,减少对电网的污染,就需要光伏并网逆变器对光伏阵列的工作点进行调整,并进行电能变换输入电网。本文以光伏并网逆变器为研究对象,首先分析了常用的最大功率点跟踪算法—固定电压法、扰动观察法、电导增量法的工作原理及其各自的特点;对电导增量法进行了改进,消除了算法中存在的除法运算,提高了程序的运行效率;针对跟踪步长影响跟踪速度和跟踪精度的问题,提出了一种新的最大功率点跟踪算法—扰动逼近法,通过变步长的方式快速且精确的跟踪最大功率点,算法简单,容易实现。本文对光伏并网逆变器的工作原理与控制方式进行了分析,对比了两级式与单级式光伏并网逆变器的优缺点,分析了单级式光伏并网逆变器存在的“直流母线电容电压崩溃”问题的原因,增加了直流母线电容电压环,实现对直流母线电容电压的稳定控制;研究了并网关键技术如SPWM、PID、PLL等数字化实现方法。最后本文对上述分析进行了仿真研究,并设计了一台光伏并网逆变器原理样机进行了实验验证。仿真和实验结果表明,采用扰动逼近法的光伏并网逆变器能够快速精确的实现最大功率点跟踪,并能够将电能以高质量的正弦波输入电网,谐波含量少,功率因数高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 光伏发电的背景  12-13
  1.2 光伏发电的现状  13-15
    1.2.1 国外光伏发电的现状  13-14
    1.2.2 国内光伏发电的现状  14-15
  1.3 光伏发电系统概述  15-16
    1.3.1 光伏发电系统的分类  15-16
    1.3.2 光伏发电系统的研究方向  16
  1.4 本文研究的意义和内容  16-18
第二章 光伏发电系统的最大功率点跟踪  18-33
  2.1 光伏阵列的工作特性  18-20
    2.1.1 光伏阵列的等效电路模型  18-19
    2.1.2 光照强度和温度对光伏阵列输出特性的影响  19-20
  2.2 常用的最大功率点跟踪方法  20-27
    2.2.1 固定电压法  20-21
    2.2.2 扰动观察法  21-23
    2.2.3 电导增量法  23-27
  2.3 改进的最大功率点跟踪算法  27-32
    2.3.1 扰动逼近法原理  27-29
    2.3.2 扰动观察法与扰动逼近法的比较  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 光伏并网逆变器的研究  33-49
  3.1 光伏并网逆变器的工作原理与控制  33-35
    3.1.1 光伏并网逆变器的工作原理  33-34
    3.1.2 光伏并网逆变器的控制  34-35
  3.2 两级式与单级式光伏并网逆变器  35-38
    3.2.1 两级式光伏并网逆变器  35-36
    3.2.2 单级式光伏并网逆变器  36-38
  3.3 单级式光伏并网逆变器的小信号分析  38-41
    3.3.1 电流内环  38-39
    3.3.2 电压外环  39-40
    3.3.3 PI 参数设计  40-41
  3.4 并网关键技术的数字化实现  41-48
    3.4.1 数字正弦脉宽调制  41-44
    3.4.2 数字 PID  44-46
    3.4.3 数字锁相环  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 光伏并网逆变器的设计  49-58
  4.1 光伏并网逆变器的硬件设计  49-55
    4.1.1 光伏并网逆变器的主电路设计  49-52
    4.1.2 光伏并网逆变器的控制电路设计  52-55
  4.2 光伏并网逆变器的软件设计  55-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章 仿真与实验研究  58-65
  5.1 光伏并网逆变器的仿真  58-62
  5.2 光伏并网逆变器的实验  62-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章 结束语  65-66
  6.1 本文工作总结  65
  6.2 下一步工作  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间发表论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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