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硕士学位论文
三相并网光伏发电系统的研究
RESEARCH ON THREE-PHASE
GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC SYSTEM
黎
威
哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TM615
国际图书分类号:
学校代码:10213
密级:公开
工学硕士学位论文
三相并网光伏发电系统的研究
硕士研究生:黎威
导
师:张东来教授
申请学位:工学硕士
学
科:电气工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM615
:
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON THREE-PHASE
GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC SYSTEM
Candidate:
Supervisor:
Academic Degree Applied for:
Speciality:
Affiliation:
Date of Defence:
Degree-Conferring-Institution:
Li Wei
Prof. Zhang Donglai
Master of Engineering
Electrical Engineering
Shenzhen Graduate School
June, 2011
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘
要
光伏发电系统的研究已经成为社会关注的焦点,研究的目的是为了追求高
效率的光伏发电系统,而光伏发电系统的效率受到很多方面因素的影响。
太阳能电池输出的电压电流是非线性关系的,随着光照强度和环境温度的
改变而改变。为了使光伏阵列输出最大功率,需要通过 MPPT 控制算法实现其
对最大功率点的跟踪。本文在传统的扰动观测法基础上,采用恒压启动的 dP-
P&O 算法,仿真并验证步长对跟踪速度和稳态精度的影响,最终确定采用恒
压启动的变步长的 dP-P&O 算法,仿真验证该算法能够实现对最大功率点的快
速跟踪,同时避免了在最大功率点附近的振荡,提高了光伏阵列的输出效率。
并网电流谐波畸变率和功率因数是光伏系统两个重要性能指标。为避免开
关频率给电网带来的谐波污染,通常在逆变器输出端加入滤波环节,对比分析
L滤波器、LCL滤波器及带阻尼电阻的LCL滤波器滤波性能及对系统的影响,
本文选择优化设计带阻尼电阻的LCL滤波器,并仿真分析其滤波性能和对系统
的稳定性的影响。计算并分析了逆变器的动态数学模型,给出逆变器的平均信
号模型。针对电网电压的不对称性情况,为保证输出量与电网电压的同频同
相,实现单位因数控制,需通过锁相准确掌握电网电压的相位信息,本文通过
PI控制对旋转dq坐标系下u d/u q进行控制,使其接近给定参考 0 来实现锁相,并
在电网电压不对称情况下,对该锁相环跟踪电网电压的相位和频率的准确性进
行了仿真分析;在逆变器数学模型基础上,通过对dq轴电流进行控制来实现有
功与无功的解耦控制,根据零极点配置原则,优化电压外环和电流内环的PI参
数,使系统的动态响应较快的同时,稳态误差得到了减小。
本文对光伏系统的稳定性进行了分析,仿真验证在电网电压存在扰动的条
件下光伏系统稳定性判据的正确性。仿真分析不同的光强变化率对光伏系统产
生的影响,包括光伏阵列的输出特性及并网电流变化情况。
关键词:dP-P&O 算法;LCL 滤波器;锁相环;PI 参数优化;稳定性判据
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Research on the photovoltaicPV system has already e the focus of the
social concerns, the goal is to pursue the high efficiency of the PV system, and the
PV system’s efficiency is affected by many factors.
The PV array’s output voltage and current are nonlinear, they change along with
the illumination and temperature's changes. It is necessary to track the imum
power p