光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿

发布时间：2017-05-29 15:04

  本文关键词：光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源的紧缺以及环境问题的日益严重,光伏发电技术作为清洁能源太阳能的重要利用方式,为了使其能够在尽快的时间内代替化石能源成为主要的发电方式,关于光伏发电技术的各方面的学术研究都在不断进步扩展。本文的研究内容的重点在于光伏阵列的模型仿真及提高其能量的输出效率。虽然光伏阵列已经可以由一个独立的数学表达式建立其数学模型,这种建模方式适用于研究重点并非发电单元的光伏发电技术研究内容,但是若要通过研究光伏阵列的输出特性来提高发电效率,就需要将光伏阵列的模型细化到其组成单元光伏组件。因此,本文选用了适合工程仿真的光伏组件的数学模型,并且在当下常用三种电力电子电路仿真软件PSpice. MATLAB和PSIM搭建了相应的仿真模型,以能够通过串并联光伏组件的仿真模型来构建光伏阵列,从而最大程度上模拟实际光伏阵列的输出特性。在实际环境中光伏阵列不可避免地会遇到局部遮蔽情况,局部遮蔽给光伏阵列带来的最直接的影响就是功率输出的降低,使整个光伏阵列的效率大幅下降。目前改善这种负面影响的第一种方法便是采用适用于局部遮蔽情况的最大功率点跟踪方法,本文选用了其中一种原理简单、可行性强的新方法进行介绍。虽然MPPT方法可以较为有效地改善局部遮蔽引起的效率下降问题,但仍然存在着操作性复杂的缺点。局部遮蔽现象的出现是造成光伏阵列输出效率显著下降的根本原因,但被遮蔽的光伏组件所发功率被完全浪费是其直接原因。因此,学术界提出了另一种提高光伏阵列效率的方法即均衡补偿,将被遮蔽的光伏组件的电压补偿到与未被遮蔽的光伏组件的电压一致是其工作原理。本文选用了一种堆叠式SEPIC变换器作为电压均衡器的补偿方法,并分析了其工作原理和控制方式,另外通过仿真和实验验证了该方法的可行性。
【关键词】：光伏阵列 局部遮蔽 均衡补偿
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题研究的背景与意义7-9
• 1.1.1 光伏发电技术的兴起与介绍7-8
• 1.1.2 国内外光伏发电的发展现状8-9
• 1.1.3 最大功率点跟踪技术的研究现状9
• 1.2 光伏发电系统9-11
• 1.2.1 独立光伏发电系统的基本组成9-10
• 1.2.2 并网光伏发电系统的基本组成10-11
• 1.3 光伏电池的概述11-14
• 1.3.1 光伏电池的基本原理11-12
• 1.3.2 光伏电池的数学模型12
• 1.3.3 光伏电池的输出特性分析12-14
• 1.4 本文的研究内容14-15
• 第二章 光伏组件及光伏阵列的仿真15-31
• 2.1 光伏组件的数学模型15-18
• 2.2 光伏组件仿真模型的搭建18-28
• 2.2.1 光伏组件的PSpice仿真模型18-19
• 2.2.2 光伏组件的Simulink仿真模型19-25
• 2.2.3 光伏组件的PSIM仿真模型25-28
• 2.3 光伏阵列的仿真模型28-31
• 2.3.1 光伏阵列的Simulink仿真模型28-29
• 2.3.2 光伏阵列的PSIM仿真模型29-31
• 第三章 最大功率点跟踪方法31-38
• 3.1 最大功率点跟踪的原理31-32
• 3.2 几种常见的最大功率点跟踪方法32-36
• 3.2.1 恒定电压法(CVT)32-33
• 3.2.2 扰动观察法(P&O)33-34
• 3.2.3 电导增量法(INC)34-36
• 3.3 适用于局部遮蔽情况的MPPT方法36-38
• 第四章 光伏阵列的均衡补偿38-57
• 4.1 光伏阵列的均衡补偿概述38-39
• 4.2 光伏阵列均衡补偿的实现39-45
• 4.2.1 均衡补偿的拓扑结构39-44
• 4.2.2 均衡策略44-45
• 4.3 均衡器控制环路的设计45-57
• 4.3.1 SEPIC电路的建模45-50
• 4.3.2 控制器的设计50-57
• 第五章 光伏阵列的均衡仿真及实验57-63
• 5.1 光伏阵列的均衡仿真实现57-60
• 5.1.1 采用SEPIC变换器实现均衡的仿真57-58
• 5.1.2 采用堆叠SEPIC变换器实现均衡的仿真58-60
• 5.2 实验波形60-63
• 5.2.1 以SEPIC变换器为均衡电路60-62
• 5.2.2 以二堆叠SEPIC为均衡电路62
• 5.2.3 均衡电路的有效性验证62-63
• 第六章 结论与展望63-64
• 6.1 主要结论63
• 6.2 研究展望63-64
• 参考文献64-67
• 在学期间的研究成果67-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王建华;韩伟;;光伏阵列的仿真模型研究[J];信息技术;2011年06期

2 陈昌松;段善旭;殷进军;;基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计[J];电工技术学报;2009年09期

3 刘刚;;太阳能光伏阵列数学模型的综述[J];科技信息;2010年04期

4 刘晓艳;祁新梅;郑寿森;王飞;陈达明;;局部阴影条件下光伏阵列的建模与分析[J];电网技术;2010年11期

5 翟津川;黄梅;;光伏阵列三相并网仿真模型[J];电子设计工程;2010年12期

6 杨鹏;刘松;沈楚焱;;一种数字式光伏阵列模拟系统的研究[J];电工电气;2011年02期

7 陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;;基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模[J];电工技术学报;2011年03期

8 丁明;陈中;;遮阴影响下的光伏阵列结构研究[J];电力自动化设备;2011年10期

9 陈正伟;朱建华;裘君英;刘浏;;光伏阵列解析模型的研究[J];浙江科技学院学报;2011年06期

10 刘晓艳;祁新梅;郑寿森;陈达明;王飞;;局部阴影条件下光伏阵列仿真模型的研究[J];系统仿真学报;2012年05期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 傅望;罗时武;青志明;;局部阴影条件下光伏阵列输出特性方程研究[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

2 张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;;基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年

3 张渊明;孙彦广;张云贵;;非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年

4 王培珍;;太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集（工科卷）[C];2005年

5 代倩;段善旭;蔡涛;陈昌松;;基于气象因子的神经网络模型在光伏发电预测中的应用研究[A];第27届中国气象学会年会气候资源应用研究分会场论文集[C];2010年

6 黄智勇;;水利水电工程中太阳能的利用[A];2013年电气学术交流会议论文集[C];2013年

7 谢标锴;沈辉;朱薇桦;;六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集：迎接光伏发电新时代[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王培珍;光伏阵列故障状态的识别研究[D];合肥工业大学;2005年

2 吴小进;光伏阵列及并网逆变器关键技术研究[D];北京交通大学;2012年

3 翟载腾;任意条件下光伏阵列的输出性能预测[D];中国科学技术大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张磊;一种光伏阵列模拟器的研究和设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 寇彦宏;光伏阵列最大功率点跟踪方法的研究[D];宁波大学;2015年

3 赵磊;局部阴影下光伏阵列的最大功率点跟踪与控制[D];中国计量学院;2015年

4 杨天宇;数字式光伏阵列模拟器的研究与设计[D];上海交通大学;2015年

5 吕盛华;基于光伏阵列拓扑的全局最大功率跟踪算法研究[D];太原理工大学;2016年

6 杨莉萍;光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿[D];北方工业大学;2016年

7 李兵峰;光伏阵列故障检测方法的研究[D];天津大学;2010年

8 冯丽娜;局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化[D];山东大学;2012年

9 徐勇;一种光伏阵列故障诊断与定位方法的研究[D];天津大学;2012年

10 岑长岸;基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究[D];广东工业大学;2008年

  本文关键词：光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：405101