部分阴影下的两级式光伏系统控制的研究
发布时间：2020-12-19 20:48
要解决化石能源消耗带来的种种问题,需要大力发展清洁能源产业。太阳能作为优质清洁能源被广泛使用,而光伏发电也一直是学者们研究的热点。本文针对两级式光伏并网发电系统,主要研究其最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略和逆变器控制策略以及考虑电网阻抗的LCL型滤波器。首先对两级式光伏并网发电系统的各个模块做了详细介绍,并简要分析了光伏阵列模型及其输出特性。对DC/DC电路工作原理和参数设计以及DC/AC逆变电路原理做出介绍。简述DC/AC逆变器调制方式及LCL滤波器的参数设计。然后分析了部分阴影下的光伏阵列多峰模型。介绍了MPPT原理及几种常用的MPPT方法,然后通过仿真对比分析了其特点。针对前级DC/DC变换器,使用一种改变迭代规则和动态搜索速度限制的粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization algorithm,PSO),以解决阴影情况下的光伏电池多峰问题。详细介绍了其原理和算法流程,通过与传统粒子群算法的仿真比较显示了其优越性。详细分析了SPWM和SVPWM的内在等效关系,从理论上证实了三次谐波注入法的可行...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1两级式光伏发电系统
湖北工业大学硕士学位论文62.2光伏阵列数学模型及其输出特性光伏电池阵列的发电功率取决于单块电池效率以及其分布方式，其中分布方式占主要影响。光伏阵列有集中式、串联式、分布式以及模块集成式四种结构。其中，分布式结构最为广泛使用。因为分布式结构不仅省去阻塞二极管和旁路二极管，还能有效解决热斑效应，提高光伏电池阵列发电效率。虽然这种结构在一定程度上使系统结构变复杂，但是瑕不掩瑜，分布式结构在可预见的未来仍然是光伏系统发展的趋势。光伏电池的发电原理是光生伏特效应,光生伏特效应是半导体器件的一个特性，是指半导体受光照时产生电动势的现象[24]。受光照射的PN结的等效电可以看作是电流源、二极管与串并联电阻的连接组合，如图2.2所示。图2.2光伏电池等效原理图由图2.2可得光伏电池的电流等式：phVDshIIII(2-1)其中VDI为二极管的暗电流(即无光照条件时，感光元件中流动的电流)：exp1/shVDosUIRIInkTNq(2-2)其中shI为等效并联电阻上流过的电流：sshshUIRIR(2-3)故光伏电池的等效数学模型为[25]：exp1/shsphosshUIRUIRIIInkTNqR(2-4)公式(2-4)中shR为等效并联电阻，sR为等效串联电阻，phI为光伏电池的光生电流，oI为二极管反向饱和电流，n为二极管理想因子，1.602E19Cq为电子电荷量，k1.381E1023J/K为玻尔兹曼常量，sN为串联单体电池个数，T表示温度，其单位为K。通常情况下，phI、oI、shR、sR等参数会随着外界条件变化而变化，但是
湖北工业大学硕士学位论文8图2.3Boost电路原理图当图2.3所示变换电路处于稳态时，电感L储存的能量和释放的能量在一个周期内是相同的，即：iLonOiLoffUItUUIt(2-9)设开关管的占空比为D，则：11OiUUD(2-10)可以看出，输出电压Uo大于输入电压Ui。从公式(2-10)可以看出，升压电路可以实现无限升压，但考虑到开关器件自身限制，一般升压的倍数不超过4到5倍。此时调节开关管占空比D可以实现前级DC/DC变换电路的升压和最大功率点跟踪功能[30]。Boost电路需要工作在电感电流连续状态来保证光伏阵列能量能够连续。此时其平均电流值为：max1222LipvLKiKkIUDTUIIDLLf(2-11)式(2-11)中，iKI为Boost电路处于临界状态时电路的输入电流。记升压比为M，即输出电压与输入电压比，则有：11OdcipvUUMUUD(2-12)此时变换电路的输入、输出电流有：1oKiiKoIUDIU(2-13)联立式(2-11)、式(2-13)，得：12pvoKkUIDDLf(2-14)综上所述，Boost变换器电感取值应满足12pvokULDDIf(2-15)
【参考文献】：
期刊论文
[1]论人工智能在电力系统中的应用[J]. 刘晓湘,李思韬,王一佳,郑晓辉,庄大海. 技术与市场. 2020(03)
[2]肖特基钙钛矿太阳电池结构设计与优化[J]. 梁晓娟,曹宇,蔡宏琨,苏健,倪牮,李娟,张建军. 物理学报. 2020(05)
[3]非隔离光伏并网逆变技术的现状与展望[J]. 肖华锋,王晓标,张兴,王政,花为,程明. 中国电机工程学报. 2020(04)
[4]基于超级电容的太阳能电池最大功率跟踪储能方法[J]. 石文江,徐世来,阴晓光,李润,张贺. 电世界. 2020(02)
[5]太阳能在船舶动力领域的应用及前景[J]. 黄炼. 科技创新与应用. 2020(03)
[6]国际太阳能发电产业现状及发展趋势[J]. 马维唯. 太阳能. 2020(01)
[7]基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考[J]. 陈国平,梁志峰,董昱. 中国电机工程学报. 2020(02)
[8]双级式光伏发电并网系统控制策略及仿真研究[J]. 兰佳,汪东,陈娅,孙晨光,阮力,李智,李超文. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[9]光伏逆变系统直流侧光电池MPPT及蓄电池充放电管理研究[J]. 王艳婷,张文杰,魏乔,阮静,李静. 船电技术. 2019(12)
[10]一种光伏发电系统成本及效益的分析方法[J]. 李婧哲,王忠康. 科技经济导刊. 2019(31)
本文编号：2926549
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1两级式光伏发电系统
湖北工业大学硕士学位论文62.2光伏阵列数学模型及其输出特性光伏电池阵列的发电功率取决于单块电池效率以及其分布方式，其中分布方式占主要影响。光伏阵列有集中式、串联式、分布式以及模块集成式四种结构。其中，分布式结构最为广泛使用。因为分布式结构不仅省去阻塞二极管和旁路二极管，还能有效解决热斑效应，提高光伏电池阵列发电效率。虽然这种结构在一定程度上使系统结构变复杂，但是瑕不掩瑜，分布式结构在可预见的未来仍然是光伏系统发展的趋势。光伏电池的发电原理是光生伏特效应,光生伏特效应是半导体器件的一个特性，是指半导体受光照时产生电动势的现象[24]。受光照射的PN结的等效电可以看作是电流源、二极管与串并联电阻的连接组合，如图2.2所示。图2.2光伏电池等效原理图由图2.2可得光伏电池的电流等式：phVDshIIII(2-1)其中VDI为二极管的暗电流(即无光照条件时，感光元件中流动的电流)：exp1/shVDosUIRIInkTNq(2-2)其中shI为等效并联电阻上流过的电流：sshshUIRIR(2-3)故光伏电池的等效数学模型为[25]：exp1/shsphosshUIRUIRIIInkTNqR(2-4)公式(2-4)中shR为等效并联电阻，sR为等效串联电阻，phI为光伏电池的光生电流，oI为二极管反向饱和电流，n为二极管理想因子，1.602E19Cq为电子电荷量，k1.381E1023J/K为玻尔兹曼常量，sN为串联单体电池个数，T表示温度，其单位为K。通常情况下，phI、oI、shR、sR等参数会随着外界条件变化而变化，但是
湖北工业大学硕士学位论文8图2.3Boost电路原理图当图2.3所示变换电路处于稳态时，电感L储存的能量和释放的能量在一个周期内是相同的，即：iLonOiLoffUItUUIt(2-9)设开关管的占空比为D，则：11OiUUD(2-10)可以看出，输出电压Uo大于输入电压Ui。从公式(2-10)可以看出，升压电路可以实现无限升压，但考虑到开关器件自身限制，一般升压的倍数不超过4到5倍。此时调节开关管占空比D可以实现前级DC/DC变换电路的升压和最大功率点跟踪功能[30]。Boost电路需要工作在电感电流连续状态来保证光伏阵列能量能够连续。此时其平均电流值为：max1222LipvLKiKkIUDTUIIDLLf(2-11)式(2-11)中，iKI为Boost电路处于临界状态时电路的输入电流。记升压比为M，即输出电压与输入电压比，则有：11OdcipvUUMUUD(2-12)此时变换电路的输入、输出电流有：1oKiiKoIUDIU(2-13)联立式(2-11)、式(2-13)，得：12pvoKkUIDDLf(2-14)综上所述，Boost变换器电感取值应满足12pvokULDDIf(2-15)
【参考文献】：
期刊论文
[1]论人工智能在电力系统中的应用[J]. 刘晓湘,李思韬,王一佳,郑晓辉,庄大海. 技术与市场. 2020(03)
[2]肖特基钙钛矿太阳电池结构设计与优化[J]. 梁晓娟,曹宇,蔡宏琨,苏健,倪牮,李娟,张建军. 物理学报. 2020(05)
[3]非隔离光伏并网逆变技术的现状与展望[J]. 肖华锋,王晓标,张兴,王政,花为,程明. 中国电机工程学报. 2020(04)
[4]基于超级电容的太阳能电池最大功率跟踪储能方法[J]. 石文江,徐世来,阴晓光,李润,张贺. 电世界. 2020(02)
[5]太阳能在船舶动力领域的应用及前景[J]. 黄炼. 科技创新与应用. 2020(03)
[6]国际太阳能发电产业现状及发展趋势[J]. 马维唯. 太阳能. 2020(01)
[7]基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考[J]. 陈国平,梁志峰,董昱. 中国电机工程学报. 2020(02)
[8]双级式光伏发电并网系统控制策略及仿真研究[J]. 兰佳,汪东,陈娅,孙晨光,阮力,李智,李超文. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[9]光伏逆变系统直流侧光电池MPPT及蓄电池充放电管理研究[J]. 王艳婷,张文杰,魏乔,阮静,李静. 船电技术. 2019(12)
[10]一种光伏发电系统成本及效益的分析方法[J]. 李婧哲,王忠康. 科技经济导刊. 2019(31)
本文编号：2926549
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