光伏并网系统GMPPT算法和逆变器控制策略的研究

发布时间：2020-08-28 21:30

　　为了减缓各种传统能源的使用对气候变化的影响,各种清洁能源开始得到广泛的开发利用。其中太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,而光伏并网发电就是一种最普遍的太阳能利用形式,所以本文主要研究光伏并网发电过程中的相关技术问题。传统基于单二极管的_sR和R_s-R_p光伏组件模型在温度变化、低光照条件下性能较差,且没有考虑二极管的复合损耗。后来提出的双二极管光伏组件模型虽然能克服上述缺点,但计算量极大。本文提出一种新型双二极管光伏组件模型,通过理论分析确定了一部分参数的取值,并对相应参数的计算方程进行简化,从而减少了需要计算的参数和计算量。并提出了一种迭代算法对模型中相应的参数进行计算,进一步提高了计算速度。然后以此光伏组件模型为基础建立了一种能反应局部阴影状态的光伏阵列仿真器模型,为后续研究提供了方便。局部阴影条件下,光伏阵列的P-V曲线变为多峰值,传统的最大功率点追踪算法会失效。本文在仔细研究光伏阵列输出特性曲线的基础上,提出了一种全局最大功率点追踪算法。该算法针对均匀光照和局部阴影这两种情况分别设计了各自的最大功率点追踪算法。首先基于光伏组件所并联旁路二极管的电压变化特性,提出了一种光照情况判断手段,用来决定使用何种算法。均匀光照条件下的算法通过提出的恒压法和查表法来定位最大功率点。局部阴影条件下的算法首先通过提出的占空比公式,将DC-DC变换器的工作点定位到几个局部峰值点附近,在比较这几个局部峰值点的大小后定位到全局最大功率点附近,避免了传统算法在定位到全局最大功率点附近时的扫描过程,极大的减小了算法的执行时间,然后在全局最大功率点附近使用扰动观察法实现精确定位。为了实现并网同步控制,将LCL型三相并网逆变系统变换到dq坐标系下进行研究,并针对该三相逆变系统在dq坐标系下的耦合问题,提出了一种耦合量前馈的解耦策略,从而建立了精确的系统模型。分析解耦后的系统模型,发现系统还存在谐振问题,为了解决该问题并实现并网同步控制,便提出了电流双闭环的控制策略。最后搭建了一个额定功率为10kW的光伏并网系统,并将相应的控制算法在该平台上进行验证,实验结果显示该系统实现了并网电流和电网电压的同步控制,且并网电流的THD符合并网要求。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615;TM464
【部分图文】：

光伏阵列,仿真器

提出了一个能反应局部阴影情况的光伏阵列仿真器。图 2-8 为该仿真器的内部结构，共由四组光伏阵列 A、B、C、D 构成，每组光伏阵列的组成结构相同，各组光伏阵列的光照强度、温度高低、有无旁路二极管等可以自由调节。图 2-8 光伏阵列仿真器图 2-9 展示了 A 组光伏阵列的 matlab 模型组成。

光伏阵列,内部结构

图 2-9A 组光伏阵列内部结构A 组光伏阵列模型以式(2.10)为基础并添加了 f(u)函数，该函数用来反应光伏阵列个组件两端所并联旁路二极管的影响，如图 2-10 所示。因为在局部阴影条件下，光列中部分光伏组件将会变为一个消耗能量的负载并产生热斑效应，其输出电流小于光伏组件的电流[19-21]。为了使光伏阵列能够正常工作，就在每个组件的周围并联一路二极管，让正常工作组件的电流从该二极管中流过。

双二极管,实验数据,电压曲线,江南大学

江南大学硕士学位论文，双二极管光伏组件模型的电流-电压、功率-电压曲线始终和实组件模型的电流-电压、功率-电压曲线与实验数据偏差较大。2)最低的 Voc附近，模型的仿真曲线和实验数据分离的最型在低光照条件下的精确性的确会进一步恶化。

【参考文献】