光伏发电系统最大功率点跟踪与并网控制策略研究

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全球经济的发展与能源有着直接的关系,我国作为能源消耗型的发展中国家,对能源的依赖性很大。随着化石能源的日益枯竭与生态环境的严重恶化,使得世界各国对新能源的研究开发越来越重视。太阳能作为一种可再生能源,以其取之不尽、用之不竭、无污染以及发电性能稳定等优点成为最热门的研究方向之一。目前,光伏发电技术研究的重难点问题主要有最大功率点跟踪、并网以及孤岛检测等。由于光伏电池输出功率随着外界环境的变化而变化,因此解决最大功率点跟踪问题是研究光伏系统的关键问题。要使得光伏系统发出的电能可以满足广大人们的需求,必须要并入电网,因此并网逆变问题是光伏发电系统研究的核心问题。  本文就是对以上两个方面的探讨,在最大功率点跟踪控制策略问题上,提出基于多种控制策略有机相结合的算法,最大程度的提高输出功率,减小振荡以及误判问题;在并网逆变控制问题上,采用基于旋转坐标系并网控制策略,最后在Matlab/Simulink环境下进行仿真实验,得到与理论相匹配的实验结果。文章对以上两个基本问题的研究主要从以下几点开展:  1、对光伏发电系统发展的背景与意义做了简单的介绍,分析了国内外相关方面的现状与今后的发展趋势,进而引出光伏发电系统六大核心问题,并逐一说明介绍,分析各个问题的关键点与难点所在;  2、分析光伏电池的原理、等效电路以及输入输出特性,为后文的物理建模打下基础;  3、引出最大功率点问题,分析了DC-DC拓扑电路能够实现最大功率点跟踪的理论依据,然后对Buck、Boost、Buck/Boost三种经典的拓扑电路进行分析并在Matlab中进行仿真,得到采用Boost电路实现MPPT的依据。在此基础上详细的介绍了在理论研究中常用的几种MPPT算法,分析各自的实现过程以及优缺点,并提出了改进算法的设计思路与控制流程图;  4、介绍四种常用的光伏系统,分析了三种并网电路拓扑结构,重点分析了本文采用的两级式并网拓扑结构。对常用的并网控制策略介绍后,结合光伏发电系统特点本文采用基于旋转坐标系单相光伏系统控制策略,并在Matlab建立模型,结合具有MPPT功能的电池模块,得到完整的光伏发电系统模型,通过仿真得到整个系统在光照突变的情况下同样具有非常好的跟踪与逆变性能,从而得出本文改进控制策略的可行性与有效性,为实际工程应用提供参考。
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