光伏并網(wǎng)發(fā)電的功率補(bǔ)償控制研究

第1章 緒論

1．1 背景與意義

1．1．1 光伏發(fā)電的背景與意義

1．1．2 課題的意義

1．2 光伏并網(wǎng)發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1．2．1 光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

1．2．2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1．3 本書(shū)的主要研究?jī)?nèi)容

第2章 光伏并網(wǎng)發(fā)電功率控制結(jié)構(gòu)與原

2．1 典型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2．1．1 可調(diào)度與不可調(diào)度系統(tǒng)

2．1．2 隔離型與非隔離型系統(tǒng)

2．1．3 單級(jí)式、兩級(jí)式與多級(jí)式系統(tǒng)

2．1．4 典型系統(tǒng)性能比較

2．2 功率補(bǔ)償光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能分析

2．2．1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

2．2．2 系統(tǒng)主要功能

2．3 具有有功、無(wú)功補(bǔ)償功能的雙向功率變換器結(jié)構(gòu)與原理分析

2．3．1 雙向DC／DC變換器

2．3．2 雙向PWM逆變器

2．4 本章小結(jié)

第3章 光伏電池特性與最大功率跟蹤控制

3．1 光伏電池特性分析

3．1．1 光伏電池運(yùn)行機(jī)理與數(shù)學(xué)模型

3．1．2 光伏組件的外特性模型

3．1．3 光伏組件的特性分析

3．2 最大功率跟蹤原理及其實(shí)現(xiàn)

3．2．1 最大功率跟蹤分析

3．2．2 最大功率跟蹤的實(shí)現(xiàn)方式

3．3 最大功率跟蹤的典型算法

3．3．1 恒電壓控制法

3．3．2 干擾觀測(cè)法

3．4 光伏發(fā)電最大功率跟蹤支持向量機(jī)控制

3．4．1 常用最大功率跟蹤控制的局限性

3．4．2 最小二乘支持向量機(jī)最大功率跟蹤控制特性

3．4．3 最小二乘支持向量機(jī)原理

3．4．4 最大功率跟蹤最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測(cè)建模

3．4．5 基于最小二乘支持向量機(jī)的最大功率跟蹤控制及仿真

3．5 本章小結(jié)

第4章 光伏并網(wǎng)發(fā)電的功率穩(wěn)定控制

4．1 基于大功率的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性分析

4．1．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行模態(tài)

4．1．2 系統(tǒng)特性分析

4．2 基于大功率復(fù)合儲(chǔ)能的光伏并網(wǎng)發(fā)電有功分級(jí)補(bǔ)償控制

4．2．1 有功分級(jí)補(bǔ)償控制原理

4．2．2 復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置

4．2．3 基于模糊PID的雙向DC／DC變換器的控制及仿真

4．2．4 有功補(bǔ)償特性與仿真分析

4．3 本章小結(jié)

第5章 光伏并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊惑w化控制

5．1 并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償統(tǒng)一控制原理

5．1．1 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制原理

5．1．2 基于高速、實(shí)時(shí)的電流檢測(cè)技術(shù)

5．1．3 基于直接電流控制的并網(wǎng)電流跟蹤控制

5．2 雙向PWM逆變器的空間矢量算法

5．2．1 雙向PWM逆變器空間矢量分布與合成

5．2．2 SVPWM波的產(chǎn)生

5．3 光伏發(fā)電、無(wú)功補(bǔ)償一體化控制仿真研究

5．3．1 光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)饋電模式仿真

5．3．2 電網(wǎng)向負(fù)載供電模式仿真

5．4 本章小結(jié)

第6章 功率補(bǔ)償控制實(shí)驗(yàn)研究

6．1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體方案

6．1．1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

6．1．2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能分析

6．1．3 主要實(shí)驗(yàn)研究

6．2 并網(wǎng)逆變器的參數(shù)設(shè)計(jì)

6．2．1 IGBT的選擇

6．2．2 直流側(cè)電容的選擇

6．2．3 濾波電感的選擇

6．3 接口與數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6．3．1 無(wú)功補(bǔ)償數(shù)字系統(tǒng)與接口實(shí)現(xiàn)方案

6．3．2 主要接口電路設(shè)計(jì)

6．3．3 控制程序設(shè)計(jì)

6．4 基于研究?jī)?nèi)容的實(shí)驗(yàn)研究

6．4．1 光伏陣列的最大功率跟蹤實(shí)驗(yàn)

6．4．2 有功功率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)

6．4．3 并網(wǎng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)

6．4．4 無(wú)功功率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)

6．5 本章小結(jié)

第7章 總結(jié)與展望

7．1 總結(jié)

7．2 展望

參考文獻(xiàn)

附錄A 基于DLL的控制程序

附錄B 2013年3月晴天數(shù)據(jù)

附錄C 2012年12月霧天數(shù)據(jù)

附錄D 2013年3月用電量數(shù)據(jù)2100433B

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。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)是解決世界能源危機(jī)和環(huán)境污染*可靠和行之有效的方法。蔡紀(jì)鶴著的《光伏并網(wǎng)發(fā)電的功率補(bǔ)償控制研究/電氣工程系列叢書(shū)》以一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)光伏發(fā)電有功和無(wú)功的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究，對(duì)基于*小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）的功率跟蹤（MPPT）控制、基于超級(jí)電容和蓄電池的復(fù)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化控制策略及其相關(guān)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

本研究基于分布式最大功率跟蹤的概念，提出并探索一種嵌入式光伏發(fā)電模塊的一體化技術(shù)。所提方案利用并聯(lián)型的電力電子開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)替代傳統(tǒng)光伏板接線盒中的旁路二極管，通過(guò)功率差額補(bǔ)償?shù)脑硐K內(nèi)部各個(gè)光伏電池組之間因失配現(xiàn)象造成的功率失衡問(wèn)題，提高模塊的抗擾性和運(yùn)行效率；同時(shí)在模塊輸出側(cè)通過(guò)最大功率控制實(shí)現(xiàn)恒功率的輸出特性，提高基于該模塊的光伏陣列電產(chǎn)率。研究?jī)?nèi)容從嵌入式光伏模塊的拓?fù)溲莼f(xié)同控制策略優(yōu)化、數(shù)學(xué)模型建立和級(jí)聯(lián)特性分析幾方面依次展開(kāi)，旨在尋求嵌入式電路和光伏電池板一體化的解決思路，構(gòu)造高抗擾性、高效率的緊湊型、模塊化光伏發(fā)電單元，力爭(zhēng)為光伏系統(tǒng)的無(wú)擾發(fā)電、高效饋電、穩(wěn)定消納提供一條具有指導(dǎo)意義的新思路。