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在能源危机和环境污染日益严重的背景下,针对我国农村电网末端电压存在的实际问题,利用绿色无污染的太阳能支撑农村电网末端电压,解决农村电网末端电压不达标的问题,对建设新农村和构建和谐社会具有重要的现实意义。
本文讨论了我国农村末端电压的现状和光伏发电的国内外发展状况,在分析比较各种光伏发电系统的基础上,提出光伏发电支撑农村末端电压的新拓扑结构,此结构既无需并网,又能充分利用太阳能,形式灵活,实现方便,并对此支撑系统的组成部分做了深入研究。
首先,研究了光伏电池的基本原理、模型,并根据实际应用选择单晶硅电池组成支撑系统的光伏阵列。在比较各种蓄电池的优劣之后,提出在光伏发电系统中应用蓄电池和超级电容器的复合储能装置,并设计了其电路结构,建立了此复合储能装置相应的数学模型。其次,为更好地跟踪系统的最大功率点,本文克服传统固定步长的缺陷,采用一种变步长电导增量法,即以功率-电压输出曲线任意点的斜率为步长,斜率大步长长,跟踪速度快,斜率小步长短,跟踪稳定精度高,以实现变步长跟踪,使系统跟踪的速度和稳定性得到兼顾。最后,研究了本文所用逆变器的结构、电路,控制策略,并设计了模糊PID控制器,以模糊控制的算法简单、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点结合经典PID的稳定性能好、可靠性高等优点,实现对逆变器控制。