光伏发电并网系统MPPT技术及双闭环控制策略研究

发布时间：2020-08-22 03:51

【摘要】：能源问题和环境问题的愈发严峻使风能和太阳能等新能源发电技术得到了快速的发展。但是这两种新能源发电系统容易受天气的影响,而并网逆变器是并网发电系统的核心部分,所以它的可靠性尤为重要。因此,本文以光伏发电并网系统为研究对象,对最大功率点跟踪和双闭环控制技术展开研究。对光伏发电系统和光伏电池进行了建模和分析,在此基础上介绍了一些常用的MPPT算法,针对传统方法收敛性差,抗干扰能力不足以及可能发生误判等缺陷,本文提出了新的基于蚁群算法的生物启发MPPT(ACO NPU MPPT)控制器,该控制器采用了一种新的信息素更新策略,节省了计算时间,具有良好的跟踪能力,具有高精度、高鲁棒性和零振荡的优点。在电压电流双闭环控制策略方面,首先分析了电源变换器系统,并在此基础上提出了基于离散滑模和鲁棒控制的双闭环控制系统。并分析了离散滑模控制和鲁棒控制方法应用在本系统中的优势。在电压外环控制中引入鲁棒伺服控制,在电流内环控制中引入离散滑模控制,离散滑模和鲁棒控制的结合大大提高了双闭环系统的鲁棒性,克服传统的双闭环系统抗干扰能力差的缺点,能够快速对电流进行控制,并且降低了稳态误差。利用Matlab平台中的Simulink对整个光伏发电并网系统进行仿真验证。通过Matlab GUI界面构建系统各部分模块,以基于受控电压源的DC-DC变换器模型为基础的直流电压源作为补偿,解决太阳能在自然天气条件下输出电能不稳定的问题。仿真结果表明基于离散滑模和鲁棒控制的双闭环控制能够有效地抑制电能质量扰动的发生。为了证明所提出的ACO NPU MPPT控制器的优越性和鲁棒性,将仿真结果与传统方法和人工智能软计算方法和其他的生物启发法的仿真结果进行比较和分析。所得结果表明,所提出的ACO NPU MPPT控制器在变化的大气条件下具有最佳的性能,并且可以准确的跟踪局部阴影条件下的全局最大功率点(GMPP)。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615
【图文】：

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能源是人类社会生存和不断发展的重要物质动力，诸如蛮荒时期的钻木取火、石能源和核能，还有太阳能、风能等等。所有这些能源对人类社会的发展都起的推动作用。随着人类社会的发展，人们对能源的需求越来越多，传统化石能再生类能源面临着日益贫乏的局面，能源危机日益加剧[4]。近几年最新的能源格局数据显示，全球范围内的不可再生能源储量如下：可开能源已非常有限，石油大概还能开采 40 年，天然气大概还能开采 60 年，煤炭开采 230 年。因此各国能源专家联合发声，不可再生类化石能源应该作为工业后人，我们这代人不应该只顾眼前利益而忽略长远之计[5]。我国地大物博，能源丰富，尤其是太阳能资源，每年平均日照时间超过 2000 小面积超过了总国土面积的百分之五十，有非常高的利用价值。我国的光伏技术，而发达国家在这方面的发展程度领先我国数十年之久[6]。近年来我国政府开视开发光伏发电产业，国家发改委也出台了《可再生能源发展“十一五”规划》和能源中长期发展规划》两个规划来明确我国光伏产业的中长期目标。在 2010 年伏发电新增 400MW，装机总计 700MW，整个光伏产业以平均每年 30%的速度快的发展，如图 1.1 为光伏发电站实地考察照片。

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东北石油大学硕士研究生学位论文 1.3 所示，2018 年国内市场装机仍然有支撑：全额上网部分与集中式面临调电价的影响，具备主动和被动的需求，且规模不受限制；自的 0.42 元的度电补贴[20]，明年可能会调整（已经连续三年没有调整用分布式爆发明显。根据国家能源局统计，2017 年上半年国内户长了 7 倍[21]，并且户用分布式具备的类家电的消费属性和类固收产步的放大和认同。产业链各家企业纷纷布局、快速拓展也是户用光综合来看，2018 年工商业屋顶和户用住宅分布式按同比增速 100% 28GW，再加上 22GW 的集中式电站指标，2018 年全年装机将会超

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第二章光伏发电系统建模与控制示，两个矩形代表 P 型和 N 型半导体构成了一个 PN 结圆代表电子，当有光线照射时，空穴就会像 N 型半导体体中转移，这样在 PN 结中产生了一个电场，而更多光子对，所以在电场的作用下就形成了类似于电池一样的起就相当于一个太阳能电池板，接上负载后就产生了电

【参考文献】