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随着能源危机和环境问题的日益严重,发展利用清洁的可再生能源已经势在必行。太阳能以其经济环保等诸多优点,赢得了更为广泛的关注。而光伏发电系统存在初期投资成本较大、效率低以及逆变器并网的电能质量不高等问题,降低了它的性价比和应用价值。因而提高光伏发电的转换效率,有效利用太阳能就显得尤为重要。
本文将影响光伏并网发电系统效率的两个主要因素:光伏电池最大功率点跟踪(MaximumPower Point Tracking,简称MPPT)算法和逆变系统控制策略作为切入点,进行深入研究。
论文分析研究了光伏电池阵列的发电原理和输出特性,建立了基于外特性的光伏阵列仿真模型,分析了影响光伏电池输出特性的因素,为最大功率点跟踪的研究提供基础。对现有的最大功率点跟踪算法进行比较研究,提出了一种结合恒定电压跟踪法的小步长电导增量算法,并对其进行matlab仿真,仿真结果表明该改进算法能快速跟踪最大功率点,动态性能好,对太阳辐射度突变具有快速适应性,能更高效地利用太阳能,在光伏发电系统中具有重要的理论意义和实用价值。
论文针对单级式结构的光伏并网发电系统具有高效率的优点,故选择该结构并进行优化。采用双环控制策略实现逆变器的并网,在系统中设置两个PI调节器,稳定母线电压的同时,用三角波调制方式控制并网电流,使其与电网电压同频同相,两者之间实行嵌套联接。分别对并网电流内环和母线电压外环进行数学建模与设计,并在matlab中验证设计的正确性。
论文最后对采用双环控制策略的单级式光伏并网系统进行仿真,仿真结果表明逆变器输出并网电流能准确跟踪电网电压,实现了系统的高效率并网。