本文選題：光伏發(fā)電 + 最大功率點(diǎn)跟蹤�。� 參考：《江蘇大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：隨著全球范圍內(nèi)化石能源消耗量的急劇增加,世界性的能源危機(jī)已經(jīng)來(lái)臨。化石能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用,也給人類賴以生存的自然環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。能源已經(jīng)成為人類社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與地球生態(tài)環(huán)境保護(hù)的瓶頸問(wèn)題�？稍偕茉吹拈_(kāi)發(fā)和利用引起了全世界的廣泛關(guān)注,其中太陽(yáng)能具有取之不盡、用之不竭、分布廣泛、清潔無(wú)污染等一系列優(yōu)勢(shì),是解決世界能源危機(jī)和環(huán)境污染最可靠和行之有效的綠色能源,而光伏并網(wǎng)發(fā)電是利用太陽(yáng)能最有效的方式。本文采用一種新型結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了光伏并網(wǎng)逆變器的功能復(fù)用,改善了供電質(zhì)量、提高了系統(tǒng)利用率、降低了系統(tǒng)損耗、減小了設(shè)備投資；重點(diǎn)圍繞光伏并網(wǎng)發(fā)電有功和無(wú)功的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究,提出了基于最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制、基于超級(jí)電容和蓄電池的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功補(bǔ)償控制、基于空間電壓矢量脈沖調(diào)制(SVPWM)的并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊惑w化控制策略,并開(kāi)展了相關(guān)的仿真及實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制策略的可行性。具體研究?jī)?nèi)容與成果概略如下： (1)在分析光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,研究了不同結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性,研究設(shè)計(jì)了一種新型的兩級(jí)式可調(diào)度光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究了其主要部件的運(yùn)行機(jī)理與數(shù)學(xué)模型； (2)研究光伏組件的一種簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型、光伏組件在不同太陽(yáng)光輻射度及工作溫度下電流—電壓和功率—電壓特性； (3)研究了基于LS-SVM的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略與方法。為克服傳統(tǒng)MPPT算法無(wú)法協(xié)調(diào)解決穩(wěn)定性、誤跟蹤及多峰值的缺點(diǎn),在分析最大功率點(diǎn)跟蹤控制機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了基于LS-SVM的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略；構(gòu)建了基于恒電壓控制法、干擾觀測(cè)法與LS-SVM的最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng),并開(kāi)展了相關(guān)的仿真對(duì)比研究,結(jié)果表明了LS-SVM跟蹤策略的優(yōu)越性； (4)提出了基于超級(jí)電容與蓄電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功功率補(bǔ)償控制策略。為充分發(fā)揮超級(jí)電容與蓄電池各自的優(yōu)勢(shì)、提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率輸出能力,在分析混合儲(chǔ)能系統(tǒng)模型特性和性能特性的基礎(chǔ)上,提出了基于超級(jí)電容與蓄電池的主動(dòng)式混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功功率補(bǔ)償控制策略,構(gòu)建了基于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功補(bǔ)償控制系統(tǒng),并開(kāi)展了仿真實(shí)驗(yàn)研究； (5)提出了基于SVPWM的光伏并網(wǎng)與無(wú)功補(bǔ)償一體化控制策略。為拓展光伏并網(wǎng)逆變器的功能,在分析并網(wǎng)逆變器主電路與靜止同步無(wú)功補(bǔ)償裝置主電路結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上,提出基于SVPWM技術(shù)的光伏并網(wǎng)與無(wú)功補(bǔ)償一體化控制策略。研究了基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的負(fù)載無(wú)功電流、并網(wǎng)有功電流及無(wú)功電流的檢測(cè)方法；分析了雙向PWM逆變器的四象限運(yùn)行特性,研究了SVPWM波形產(chǎn)生過(guò)程,開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的計(jì)算及分配方法。構(gòu)建了基于SVPWM的光伏并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償一體化控制系統(tǒng),并開(kāi)展了仿真驗(yàn)證； (6)構(gòu)建了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),構(gòu)建了基于DSP與FPGA復(fù)合結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)發(fā)電數(shù)字控制系統(tǒng),研制了系統(tǒng)硬、軟件,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制策略的正確性。 最后,在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上,提出有需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容和今后工作的重點(diǎn)。
[Abstract]:With the rapid increase of fossil energy consumption worldwide, the global energy crisis has come. The large-scale exploitation and utilization of fossil energy has also caused serious damage to the natural environment for human existence. Energy has become a bottleneck problem of human social progress, economic development and the protection of the earth's ecological environment. The development and utilization of energy has aroused wide attention all over the world. The solar energy has a series of advantages, such as inexhaustible, inexhaustible, widely distributed, clean and pollution-free. It is the most reliable and effective green energy to solve the world energy crisis and environmental pollution, and photovoltaic grid connected power generation is the most effective way to use the solar energy. Using a new type of photovoltaic grid connected power generation system, the function reuse of PV grid connected inverter is realized, the quality of the power supply is improved, the utilization rate of the system is improved, the loss of the system is reduced and the investment of the equipment is reduced. The key issues are focused on the key problems of the dynamic compensation control of the active and reactive power of the photovoltaic grid connected power generation, and the base is put forward. The maximum power point tracking (MPPT) control of the least squares support vector machine (LS-SVM), the active compensation control of the hybrid energy storage system based on the supercapacitor and the battery, the integrated control strategy based on the space voltage vector pulse modulation (SVPWM) and the reactive power compensation, and the related simulation and experimental research are carried out. The feasibility and feasibility of topology and control strategy are summarized.
(1) on the basis of analyzing the topology of photovoltaic grid connected power generation system, the operating characteristics of different structure photovoltaic grid connected power generation system are studied. A new type of two stage adjustable photovoltaic grid connected power generation system is designed and designed. The operation mechanism and mathematical model of its main components are studied.
(2) to study a simplified mathematical model of PV modules, the current voltage and power voltage characteristics of PV modules under different solar radiation and operating temperatures.
(3) the maximum power point tracking control strategy and method based on LS-SVM is studied. In order to overcome the shortcomings of the traditional MPPT algorithm, which can not coordinate the stability, error tracking and multi peak, the maximum power point tracking control strategy based on LS-SVM is proposed on the basis of the analysis of the maximum power point tracking control mechanism. The method, the interference observation method and the maximum power point tracking control system of LS-SVM, and carry out the relative simulation comparison research, the result shows the superiority of the LS-SVM tracking strategy.
(4) the active power compensation control strategy based on the hybrid energy storage system of supercapacitor and battery is proposed. In order to give full play to the advantages of the supercapacitor and the battery, and to improve the power output capability of the energy storage system, based on the analysis of the model characteristics and performance characteristics of the hybrid energy storage system, the supercapacitor and the battery are proposed. The active power compensation control strategy of the active hybrid energy storage system is designed, and the active compensation control system based on the hybrid energy storage system is constructed, and the simulation experiment is carried out.
(5) the integrated control strategy of photovoltaic grid connected and reactive power compensation based on SVPWM is proposed. In order to expand the function of photovoltaic grid connected inverter, based on the analysis of the main circuit structure characteristics of the main circuit of the grid connected inverter and the static synchronous reactive compensation device, the integrated control strategy of photovoltaic grid connected and reactive power compensation based on SVPWM technology is proposed. Based on the instantaneous reactive power theory, the load reactive current, the grid active current and the reactive current detection method, the four quadrant operation characteristics of the bidirectional PWM inverter are analyzed, the SVPWM waveform generation process, the calculation and distribution method of the switch tube conduction time are studied. The integration of photovoltaic grid connected power generation and reactive compensation based on SVPWM is constructed. The control system is controlled and the simulation verification is carried out.
(6) the simulation experiment platform of photovoltaic grid connected power generation system is constructed, and a digital control system of photovoltaic grid connected power generation based on DSP and FPGA composite structure is constructed. The system hardware and software are developed and the relevant experimental research is carried out. The correctness of the structure design and control strategy is verified.
Finally, on the basis of summing up the whole paper, the contents of further research and the focus of future work are put forward.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615

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本文編號(hào)：2062678