论文摘要
随着社会生产的日益发展,随着能源消耗的不断增长和生态环境的日益恶化,全球范围内的能源危机也日益突出。太阳能作为一种无污染的新能源,受到一致青睐。近年来,随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展,太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。光伏并网发电技术己成为太阳能光伏应用的主流。基于此,本文就光伏发电系统中的一些关键问题如DC/DC升压、光伏阵列的最大功率点跟踪以及孤岛效应等方面做了详细的理论分析。并对升压电路拓扑、孤岛效应建立了仿真模型和实验验证,对最大功率点跟踪做出了相应的控制策略。具体说来,本文的主要研究内容可归纳如下:1.目前国内外光伏发电的现状和发展前景,并对光伏并网发电系统的功能、分类和特点作了简单介绍,对光伏并网发电系统建立了一个总体认识。2.对于前级DC/DC部分研究了三电平升压（Boost-TL）变换器拓扑,详细分析了Boost-TL变换器的工作模式、工作原理,推导出Boost-TL变换器的输入输出外特性,得出输入、输出电压,输出电流和占空比之间的关系图。并对Boost-TL变换器进行仿真验证,最后实验验证。3.研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性及其影响因素,选择适合于本研究中DC/DC升压拓扑Boost-TL变换器的最大功率跟踪控制方法,给出了具体实现的思路,算法设计的流程图。4.分析了现有孤岛检测技术的工作原理,比较了几种孤岛检测技术。对两种检测方法进行了仿真研究,最后给出了实验结果,并进行分析。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题研究背景1.2 国内外光伏发电现状1.2.1 国外光伏发电现状1.2.2 国内光伏发电现状1.3 光伏发电系统简介1.3.1 光伏发电系统结构及其工作原理1.3.2 升压电路（DC/DC）1.3.3 最大功率点跟踪（MPPT）1.3.4 反孤岛效应检测1.4 论文主要任务第二章 升压电路（DC/DC）设计2.1 拓扑选择2.1.1 基本直流变换电路2.1.2 三电平升压电路2.2 三电平升压电路（Boost-TL变换器）分析2.2.1 Boost-TL变换器工作原理分析与模型建立2.2.2 Boost-TL变换器工作模式分析2.2.2.1 D<0.5时的工作情况2.2.2.2 D≥0.5时的工作情况2.2.2.3 输入电流脉动2.2.3 Boost-TL变换器的外特性2.2.3.1 电感电流连续（CCM）状态下2.2.3.2 电感电流断续（DCM）状态下2.2.3.3 Boost-TL变换器的外特性图2.3 Boost-TL变换器硬件电路设计2.3.1 Boost-TL变换器参数设计2.3.1.1 输入电感设计2.3.1.2 输出电容设计2.3.1.3 输入电容设计2.3.2 驱动和采样电路设计2.3.2.1 IGBT驱动电路设计2.3.2.2 采样电路设计2.3.2.3 过/低压保护电路设计2.3.3 Boost-TL变换器的控制回路设计2.4 Boost-TL变换器仿真研究2.4.1 工作原理的验证2.4.2 外特性的验证2.4.3 加入中点平衡控制后的仿真验证2.5 Boost-TL变换器实验结果与分析2.6 本章小结第三章 光伏并网系统最大功率点跟踪设计3.1 光伏电池的工作原理3.1.1 光子对电子的激发3.1.2 半导体能带理论3.1.3 光生电子-空穴对3.1.4 p-n结产生的电动势3.2 光伏电池的等效模型及特性3.2.1 光伏电池等效模型3.2.2 光伏电池输出特性3.3 光伏电池阵列最大功率点跟踪原理与算法3.3.1 定电压跟踪法（Constant Voltage Tracking）3.3.2 扰动观察法（Perturbation and Observation method）3.3.3 导纳增量法（Incremental conductance method）3.3.4 变步长的导纳增量法3.4 光伏电池最大功率点跟踪的实现3.5 本章小结第四章 三相光伏并网系统的孤岛检测4.1 孤岛现象4.2 孤岛检测标准4.3 孤岛检测方法4.3.1 被动检测法4.3.1.1 过/欠电压和过/低频监测法（OFP/UFP）4.3.1.2 谐波电压监测法4.3.1.3 电压相位突变监测法4.3.1.4 关键电量变化率监测法4.3.2 主动检测法4.3.2.1 主动频率偏移法AFD（Active Frequency Drift）4.3.2.2 有正反馈的主动频率偏移法（AFDPF/SFS）4.3.2.3 滑动频率偏移SMS（Slip-mode Frequency Shift）4.3.2.4 Sandia电压偏移法（SVS（Sandia Voltage Shift））4.3.2.5 输出有功扰动法4.3.2.6 输出无功补偿法4.4 不可检测区4.4.1 过/欠电压和过/低频监测法（OFP/UFP）的不可检测区4.4.2 主动频率偏移法（AFD）的不可检测区4.5 孤岛检测仿真研究4.6 实验验证4.7 本章小结第五章 总结与展望5.1 本研究所做的工作总结5.2 后续工作展望参考文献实物照片在学期间发表论文致谢
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