光伏并网功率调节系统及其控制策略的研究

论文摘要

伴随着电力电子技术的发展,光伏发电技术取得了长足的进步,充分显示了作为未来的主要绿色能源的潜力,光伏并网技术作为光伏发电技术的一个重要分支,具有广阔的发展空间和应用前景。本文把光伏并网功率调节系统作为研究对象,深入的研究并网过程要解决的技术问题,根据并联型电力有源滤波器与并网逆变电路在结构上的相似性等特点,创造性的将有源滤波原理应用到光伏并网发电系统中,使得并网发电系统不但能够高效的完成光伏并网发电,而且还能对电网进行无功补偿和谐波抑制,进而提高光伏并网的效率和电网的功率因数,达到改善电网电能质量的目的。整个系统功能只是通过并网逆变输出过程来实现,节省了设备费用,拓宽了分散式光伏并网系统的应用范围。深入的研究了基于瞬时功率理论的无功和谐波电流检测方法,并将光伏阵列的最大功率输出控制和光伏并网功率补偿结合起来,在该方案下产生的指令电流信号中既有无功和谐波的瞬时电流信号,又包含在MPPT控制策略下的光伏阵列输出的瞬时电流信号,在此基础上建立了并网逆变器的模型,通过将重复控制和状态反馈结合的复合控制理论来实现对逆变输出波形的控制,具有很好的控制效果。最后在研究分析的基础上,设计了系统的硬件结构和软件实现流程,基于MATLAB构建了整个光伏发电并网系统模型,对于整个控制策略的有效性进行了验证。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 光伏发电具有的优势
• 1.1.2 国内外光伏发电技术发展的历史及现状
• 1.2 光伏并网发电系统
• 1.2.1 并网发电系统的结构组成
• 1.2.2 国内外光伏并网发电技术研究的热点
• 1.3 光伏并网对电网的影响
• 1.3.1 有源滤波技术
• 1.3.2 光伏并网的功率调节技术
• 1.4 本论文所做的研究
• 2 光伏并网逆变输出波形控制策略的研究
• 2.1 并网功率调节系统的原理
• 2.2 并网逆变器的选择和数学模型
• 2.2.1 并网逆变器的选择
• 2.2.2 并网逆变器的数学模型
• 2.3 基于重复控制理论的波形控制策略的研究
• 2.3.1 状态反馈与重复控制结合的复合控制理论
• 2.3.2 基于复合控制理论的控制系统设计
• 2.4 逆变系统控制策略的仿真分析
• 2.5 小结
• 3 光伏阵列最大功率追踪问题的研究
• 3.1 光伏电池的输出特性的研究
• 3.1.1 光伏电池等效电路
• 3.1.2 光伏电池的输出特性曲线
• 3.2 最大功率追踪控制策略的研究
• 3.3 基于DC/DC 电路的 MPPT 实现
• 3.3.1 Boost 电路的结构分析
• 3.3.2 MPPT 的算法流程
• 3.4 MPPT 的控制方案与仿真实现
• 3.4.1 最大功率点追踪的系统控制方案
• 3.4.2 基于MATLAB 的最大功率追踪的仿真实现
• 3.5 小结
• 4 光伏并网功率调节控制策略的研究
• 4.1 无功、谐波电流的检测理论
• 4.2 基于瞬时功率理论的光伏并网无功补偿和谐波抑制的研究
• 4.2.1 ip ? i q 检测算法的研究
• 4.2.2 基于瞬时无功理论的单级式三相光伏并网系统
• 4.3 光伏并网无功补偿和谐波检测的实现和仿真分析
• 4.3.1 基于ip ? i q 算法的并网无功和谐波电流的检测
• 4.3.2 光伏并网无功补偿和谐波抑制的仿真分析
• 4.3.3 并网无功补偿和谐波抑制的算法在突变情况下的分析
• 4.3.4 光伏并网的无功补偿和MPPT 的结合
• 4.4 光伏并网PWM 的控制技术的研究
• 4.4.1 PWM 控制的基本原理
• 4.4.2 PWM 的控制方式
• 4.5 并网锁相环的设计
• 4.5.1 并网锁相环的基本原理
• 4.5.2 数字化的并网锁相环的实现
• 4.6 小结
• 5 基于DSP 的硬件电路设计和软件实现
• 5.1 光伏并网的系统的硬件拓扑结构
• 5.2 基于DSP 的控制系统的设计
• 5.2.1 DSP 的介绍和选择
• 5.2.2 DSP 的硬件电路
• 5.3 DSP 控制系统的软件开发
• 5.4 小结
• 6 光伏并网功率调节系统控制策略的仿真实现
• 6.1 光伏并网的功率调节系统仿真模型
• 6.2 系统中的主要仿真模块
• 6.3 仿真实验的谐波抑制分析
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集