基于双管Buck-Boost的三相光伏并网系统研究

发布时间：2020-05-23 13:59

【摘要】：传统化石燃料日渐枯竭、环境污染逐渐加重,能源问题备受世界各国关注,开发使用绿色清洁的新能源已成为人类发展的必由之路,太阳能以其易获取、无污染、储量丰富等特点成为新能源领域的研究热点。光伏发电将太阳能转化成易传输使用的电能,是利用太阳能的主要形式,本文针对两级式三相光伏并网发电系统,以光伏阵列宽电压输出下系统能够实现高效稳定的并网发电为目的,对其主要技术进行了研究。分析了光伏电池的发电原理,在Matlab/Simulink下搭建了工程用光伏电池模型,分析了不同环境下光伏电池的仿真特性曲线。对MPPT算法中常用的扰动观察法和电导增量法进行分析研究,并重点研究设计了基于模糊控制的MPPT算法,利用Simulink仿真对比三种算法验证了模糊控制的优越性。针对光伏阵列随环境变化宽输出电压的特性,研究了具有升降压功能、输入输出同极性、开关管电压应力低等其它变换器无法比拟优点的双管Buck-Boost变换器,针对变换器同步模式,提供一种电路参数设计方法,Simulink下开环仿真验证了设计方法的正确性,并对该变换器闭环系统进行设计,搭建闭环仿真模型,模拟光伏阵列宽电压输出,闭环结果显示该变换器实现了升降压模式的平滑切换,能有效的提高功率传输比重,其能够很好的作为光伏阵列宽输出电压下两级式光伏发电的前级直流变换器。对并网逆变部分进行深入研究,推导了两相旋转坐标下逆变器数学模型,在此基础上进行逆变器解耦控制,搭建了基于SVPWM控制技术的三相并网逆变器的仿真模型。在Simulink下搭建了基于双管Buck-Boost的三相光伏并网发电系统整体模型,结合实际工程背景,提取工程中参数在该整体模型中进行仿真,仿真结果显示系统能够在光伏阵列宽电压输出下稳定运行,MPPT算法跟踪准确,双管Buck-Boost变换器切换了升降压模式,THD符合标准,实现了单位功率因数有效并网,验证了整体拓扑和策略的可行性。
【图文】：

世界电力,非再生能源

图 1.1 世界电力生产结构图BP 世界能源展望 2018 年版》中的世界电的能源类型一直在改变，可再生能源作为所使用的能源结构中将从现在的占比 7%作为一种重要的发电形式，拥有着巨大的能取代煤炭、天然气等非再生能源，成为太阳能以其易获取、可再生、无污染等优

光伏电池,薄膜,产品

了优良的前提条件。光伏组件的价格在过去时间一直在下降，2007 年光伏组件的价格36 元/瓦，到 2012 年，其价格是 4.5 元/瓦，最低零售价曾降到 3.5 元/瓦[13]，2018 年走进 2.5 元时代，甚至已跌破 2 元，，数据表明光伏组件的价格将持续走低。薄膜光伏池以其环境友好、成本低、平均发电量高、弱光响应好等优点逐渐成为光伏领域内的点，具有很好的发展前景，薄膜光伏电池像层薄膜一样，质量小、成本低、来源丰富[14其厚度仅μm 大小，制造工艺简单，可以以陶瓷、塑料和玻璃等价格较低的材料为基进行生产，也由于可挠性强能够制作成各种形状和非平面结构，其适用范围大，可与筑材料融合或直接覆盖在建筑上成为建筑结构的组成部分，如将薄膜太阳能电池集成建筑上，将其作为建筑物整体结构的一部分，即光伏建筑一体化（Building IntegratPhotovoltaic，BIPV），其不仅具有发电功能，同时还可以提升建筑物的美感，相对传统的光伏发电站具有不占用土地资源的优点，大大节约了土地资源。如图 1.2 所示国内汉能集团的汉瓦和国外的特斯拉太阳能屋瓦，都是基于薄膜光伏电池的杰作。光产业发展迅速，市场活力巨大，规模也在逐步提升，光伏发电已成为国家战略性新兴业，大力发展光伏发电建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系已成为改善当前能源缺的驱动力之一。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46;TM914.4

【参考文献】