本文選題：光伏陣列 + 混沌��； 參考：《北京交通大學》2017年博士論文

【摘要】：光伏直流微電網(wǎng)是由光伏電池板將太陽能轉換為準直流電能,并可對供電區(qū)域內的用戶負荷直接供電的微電網(wǎng)系統(tǒng)。在光伏直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中,存在著復雜的非線性現(xiàn)象,混沌現(xiàn)象便是其中之一。當處于混沌狀態(tài)時,系統(tǒng)將有可能無法正常運行甚至失去控制。目前對光伏直流微電網(wǎng)中的混沌現(xiàn)象以及對混沌的控制等方面的研究還處于起步階段。因此,開展混沌理論在光伏直流微電網(wǎng)中的應用研究具有重要的現(xiàn)實意義,它將會對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的提高具有促進作用。以光伏直流微電網(wǎng)中常用的低階DC-DC變換器為研究對象,推導出電壓模式Buck、電流模式Boost和Buck-Boost變換器在CCM條件下的狀態(tài)方程并建立分段開關模型和離散迭代映射模型,從分岔圖、相圖、龐加萊截面、電感電流和輸出電壓的時域波形方面分別分析這三種變換器中的混沌現(xiàn)象。提出一種基于Wigner-Ville分布的DC-DC變換器混沌狀態(tài)識別方法,解決DC-DC變換器是工作在單周期、2倍周期、4倍周期還是混沌狀態(tài)的判斷問題。研究了高階DC-DC變換器中四階Superbuck變換器的非線性現(xiàn)象。通過分析CCM條件下Superbuck變換器的狀態(tài)方程,建立了電流模式Superbuck變換器的分段開關模型和離散迭代映射模型。通過分析電感電流和輸出電壓的時域波形、分岔圖、相圖、Wigner-Ville分布以及龐加萊映射截面,得到Superbuck變換器從穩(wěn)定到倍周期分岔直至混沌狀態(tài)的演化過程。通過對DC-DC變換器的穩(wěn)定性分析,推導出了基于參考電流的電流模式Boost、Buck-Boost、Superbuck變換器的穩(wěn)定判據(jù);采用參數(shù)共振微擾法,通過改變擾動信號參數(shù)的大小實現(xiàn)了電流模式Boost、Buck-Boost和Superbuck變換器的混沌控制,使變換器從混沌狀態(tài)變換到單倍周期狀態(tài)。應用最大功率點跟蹤技術,可以使光伏直流微電網(wǎng)系統(tǒng)輸出更多的能量。為解決混沌搜索方法無法直接應用于光伏電池板的最大功率點跟蹤中,本文采用冪級數(shù)改進Logistic映射產(chǎn)生的混沌變量,提出一種基于變尺度混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最大功率點跟蹤方法。通過仿真和與PO方法對比表明,本文提出的方法能快速準確地跟蹤外部環(huán)境變化,避免了陰影條件下陷入局部最優(yōu)的缺陷。
[Abstract]:The photovoltaic DC microgrid is a micro-grid system which converts solar energy into quasi-direct current energy and can directly supply the user load in the power supply area. There are complex nonlinear phenomena in the photovoltaic DC microgrid system, and chaos is one of them. When the system is in a chaotic state, it may not work properly or even lose control. At present, the research on chaos phenomenon and chaos control in photovoltaic DC microgrid is still in its infancy. Therefore, it is of great practical significance to study the application of chaos theory in photovoltaic DC microgrid, which will promote the performance improvement of distributed photovoltaic power generation system. Taking the low-order DC-DC converters commonly used in photovoltaic DC microgrid as the research object, the state equations of voltage-mode, current-mode Boost and Buck-Boost converters under CCM conditions are derived, and the piecewise switching model and discrete iterative mapping model are established. Phase diagram, Poincare cross section, inductance current and output voltage in time domain waveforms are used to analyze the chaotic phenomena in these three converters. A method of chaotic state recognition for DC-DC converters based on Wigner-Ville distribution is proposed to solve the problem of whether the DC-DC converters are working in a single period of 2 times a period of 4 times a period or a chaotic state. The nonlinear phenomena of four order Superbuck converters in high order DC-DC converters are studied. By analyzing the state equations of Superbuck converters under CCM, the piecewise switching model and discrete iterative mapping model of current-mode Superbuck converters are established. By analyzing the time domain waveforms of inductance current and output voltage, bifurcation diagram, phase diagram Wigner-Ville distribution and Poincare mapping cross section, the evolution process of Superbuck converter from stable to periodic bifurcation to chaotic state is obtained. By analyzing the stability of DC-DC converter, the stability criterion of current-mode boost Buck-boost superbuck converter based on reference current is derived, and the parametric resonance perturbation method is used. The chaos control of current-mode boost Buck-Boost and Superbuck converters is realized by changing the parameters of the disturbance signal. The maximum power point tracking technology can make the photovoltaic DC microgrid system output more energy. In order to solve the problem that the chaotic search method can not be directly applied to the maximum power point tracking of photovoltaic panels, the chaotic variables generated by the power series improved Logistic mapping are used in this paper. A maximum power point tracking method for photovoltaic arrays based on variable scale chaotic optimization search is proposed. The simulation and comparison with PO method show that the proposed method can track the changes of external environment quickly and accurately and avoid the defect of falling into local optimum under shadow condition.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM727

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 鄭連清;彭一;;電壓型buck-boost變換器的混沌控制[J];物理學報;2016年22期

2 王立華;魏學業(yè);李慧;張恒;陳祥芬;;基于Wigner-Ville分布的CCM Buck變換器非線性分析方法[J];北京交通大學學報;2016年05期

3 李哲;李穎暉;吳辰;陳柄任;;電流反饋型Buck變換器分岔動力學分析及穩(wěn)定性控制[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2016年18期

4 張俊紅;魏學業(yè);胡良;;基于光伏發(fā)電系統(tǒng)功率跟蹤優(yōu)化控制研究[J];計算機仿真;2016年03期

5 李振華;周國華;劉嘯天;冷敏瑞;;電感電流偽連續(xù)導電模式下Buck變換器的動力學建模與分析[J];物理學報;2015年18期

6 倪福銀;李正明;潘天紅;;光伏微逆變器中Boost變換器的混沌現(xiàn)象分析與控制研究[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2015年17期

7 畢闖;周維為;向勇;王京梅;;峰值電流控制高階變換器非線性現(xiàn)象研究[J];電子科技大學學報;2015年03期

8 胡良;魏學業(yè);張俊紅;馬建光;;光伏電池輸出特性曲線測試與實驗[J];北京交通大學學報;2015年02期

9 張方櫻;胡維;陳新兵;陳虹;唐雄民;;基于狀態(tài)關聯(lián)性的Boost變換器混沌與反混沌控制[J];物理學報;2015年04期

10 李先銳;朱彥麗;;DC-DC變換器的信息熵分析[J];物理學報;2014年23期

相關會議論文 前1條

1 方遠;劉樹勇;方煊;;混沌控制方法綜述[A];2016年全國聲學設計與演藝建筑工程學術會議論文集[C];2016年

相關博士學位論文 前5條

1 熊小玲;多工作模式獨立新能源發(fā)電系統(tǒng)分岔行為的研究[D];南京航空航天大學;2015年

2 賴強;混沌分析及其反控制研究[D];華中科技大學;2014年

3 何圣仲;V~2控制開關DC-DC變換器及其非線性動力學研究[D];西南交通大學;2014年

4 賈鵬宇;高性能直流變換器系統(tǒng)穩(wěn)定性問題研究[D];北京交通大學;2014年

5 陳艷;光伏發(fā)電系統(tǒng)中Z源逆變器的控制技術研究[D];重慶大學;2012年

相關碩士學位論文 前2條

1 周維為;基于光伏發(fā)電的superbuck變換器的非線性動力學研究[D];電子科技大學;2014年

2 李勁;光伏發(fā)電系統(tǒng)中混沌現(xiàn)象的研究[D];天津理工大學;2013年

，

本文編號：1948642