风光互补并网发电系统及最大功率点追踪

论文摘要

能源是人类社会存在和发展的基础,是经济社会发展的动力。世界对能源的需求正在与日俱增,新型、清洁、高效的可再生能源将是人类解决能源危机的有效途径。风能和太阳能是目前应用最为广泛的两种可再生能源,具有分布广泛、取之不尽、绿色无污染等显著特点。但同时也都存在能量密度低、稳定性差等弊端。针对风能与太阳能各自的优缺点,对风光互补发电系统进行开发和研究,这对社会、经济、环保的发展具有重要意义。依托湖南电力试验研究院的风光互补并网发电系统课题,设计和开发了2KW风力发电系统、5KW太阳能光伏发电系统和监控系统的组成系统,详细介绍了风力发电部分与太阳能光伏发电部分的主要组成元件及其工作原理;设计了系统的电气接线图;重点分析了风光互补发电系统的并网运行过程,对影响并网的主要元件风电并网逆变器和光伏并网逆变器的几种工作模式逐一进行了介绍,并通过监控系统对并网过程进行实时监控,所采集的实际数据证明了该系统的合理性。研究了风光互补并网发电系统的最大功率点追踪原理及算法,利用斜率变步长爬山搜索算法追踪风力发电系统的最大功率点,运用修改风机并网逆变器的启动电压点和额定功率电压点进行最大功率点追踪,通过观察监控软件收集到的实时数据证实了该最大功率点追踪方法的有效性;通过MATLAB SIMULINK搭建了模糊控制最大功率算法追踪光伏并网发电系统的最大功率点,并对光伏发电系统进行了建模和仿真,仿真结果表明该方法在进行最大功率点追踪上取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 可再生能源的发展现状
• 1.2 风光互补发电系统的研究与发展状况
• 1.2.1 风光互补发电系统的合理性
• 1.2.2 风光互补发电系统的发展状况
• 1.3 风光互补发电系统最大功率点追踪
• 1.3.1 风力发电系统最大功率点追踪
• 1.3.2 光伏发电系统最大功率点追踪
• 1.4 论文的主要工作与结构安排
• 第二章 风光互补并网发电系统的组成
• 2.1 风力并网发电系统的组成
• 2.1.1 风力发电机
• 2.1.2 卸荷控制器
• 2.1.3 风机并网逆变器
• 2.2 光伏并网发电系统的组成
• 2.2.1 太阳能光伏阵列
• 2.2.2 光伏阵列防雷汇流箱
• 2.2.3 光伏并网逆变器
• 2.3 监控系统的组成
• 2.4 风光互补发电系统的电气线路图
• 2.5 本章小结
• 第三章 风光互补并网发电系统的运行
• 3.1 风光互补并网发电系统的连接
• 3.1.1 风力并网发电系统部分
• 3.1.2 光伏并网发电系统部分
• 3.2 风光互补并网发电系统的运行
• 3.2.1 风力并网发电系统部分
• 3.2.2 光伏并网发电系统部分
• 3.2.3 监控系统部分
• 3.3 并网实时数据分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 风力并网发电系统最大功率点追踪
• 4.1 风力并网发电系统最大功率点追踪原理
• 4.2 风力并网发电系统最大功率点追踪算法
• 4.2.1 叶尖速比控制算法
• 4.2.2 功率信号反馈算法
• 4.2.3 爬山搜索算法
• 4.2.4 改进的爬山搜索算法
• 4.3 最大功率点追踪的分析
• 4.3.1 风力发电机的特性功率分析
• 4.3.2 直流升压变换器
• 4.3.3 最大功率点追踪的实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 光伏并网发电系统最大功率点追踪
• 5.1 光伏发电系统最大功率点追踪原理
• 5.2 光伏并网发电系统最大功率点追踪算法
• 5.2.1 恒定电压追踪法
• 5.2.2 数控匹配法
• 5.2.3 扰动观测法
• 5.2.4 电导增量法
• 5.2.5 模糊控制法
• 5.3 模糊控制算法的设计和建模
• 5.3.1 光伏电池的参数及其等效模型
• 5.3.2 模糊控制规则表的制定
• 5.3.3 模糊控制仿真设计
• 5.3.4 最大功率点追踪算法建模
• 5.4 仿真及其结果
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录 B 攻读硕士学位期间参加的相关课题
• 中英文摘要