光伏發(fā)電最大功率跟蹤及微網(wǎng)運行控制策略研究.pdf

1、光伏發(fā)電將成為21世紀獲取能源最重要的手段之一。提高微網(wǎng)中光伏發(fā)電能源利用率及依各個分布式能源特點而制定微網(wǎng)運行控制策略是兩個重要的研究方向,具有很好的實用價值。
　　提出基于爬坡算法的模糊控制。首先理論推導了光伏電池I-U輸出特性方程及光伏電池工程用模型;分析了光伏電池元組成光伏列陣的基本原則,并以此為根據(jù)建立了光伏電池及光伏列陣的 Matlab/Simulink仿真模型;依據(jù)爬坡法的基本思想,根據(jù)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)輸入輸出特性,設計

2、了模糊最大功率跟蹤控制。設立了模糊控制規(guī)則,決定了隸屬函數(shù)類型及其相關參數(shù)。與傳統(tǒng)爬坡算法 MPPT相較,本文設計的基于爬坡算法的模糊控制,通過輸出變化的占空比步長,消除了傳統(tǒng)爬坡算法存在的震蕩問題,能達到很好的跟蹤效果和穩(wěn)態(tài)特性。
　　其次,為提高光伏電池發(fā)電效率,綜合考慮陰影及光伏列陣結構對最大功率點分布的影響是非常必須的。本文研究了加裝旁路二極管光伏電池等效模型及其組成光伏列陣之后的數(shù)學特性,并進行了 Matlab仿真建模。

3、著重探討了加裝旁路二極管、光伏列陣拓撲結構、光照強度大小及分布形狀對光伏列陣輸出特性的影響。重點分析了加裝旁路二極管的原因及其輸出特性、分析了傳統(tǒng)最大功率跟蹤算法的適用范圍及其失效原因,為最大功率跟蹤控制的算法提供了理論依據(jù)。
　　再次,為提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率,針對局部陰影下光伏列陣輸出特性曲線多峰值問題,提出了一種全局最大功率搜索加局部功率跟蹤算法。局部功率跟蹤算法采用了電導增量法,全局最大功率搜索算法采用了基于電壓跳躍

4、的全局掃描法。與傳統(tǒng)全局掃描法相比,能在保證準確性的前提提高掃描速度,準確搜索到全局最大功率點。從考慮電壓波動及能量損耗的角度,對局部功率跟蹤算法的適用范圍、電壓跳躍步長、全局功率搜索范圍等概念進行了研究。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中建立了光伏并網(wǎng)仿真模型,驗證了該算法的快速性及準確性。
　　最后,本文提出了一種基于模糊PID的改進P-f、Q-V下垂控制方法。首先分析了光伏列陣微網(wǎng) PQ控制和 P-f、Q-V下垂控制

5、的微網(wǎng)綜合控制策略的仿真模型控制結構,研究了模型參數(shù)的選擇和設計方法,獲得了微網(wǎng)在負荷投切、逆變器離網(wǎng)和光伏列陣輸出功率變化時的運行特性。傳統(tǒng)的下垂因子固定,作為一種有差控制使得在負荷變化時母線電壓的幅值和頻率波動較大。基于模糊 PID的改進P-f、Q-V下垂控制方法,有效減小了傳統(tǒng)下垂法控制的微網(wǎng)逆變器在負荷波動時母線電壓幅值和頻率的不穩(wěn)定。通過 Matlab進行了相應的仿真,驗證了本文提出基于模糊PID的改進P-f、Q-V下垂控制方