戶用式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制策略的研究.pdf

1、隨著世界能源危機和環(huán)境污染日趨嚴重,光伏發(fā)電系統(tǒng)受到各國政府的高度重視。特別是戶用式光伏發(fā)電系統(tǒng),作為未來光伏應用中重要領域之一,應用前景十分廣闊,成為當前國內(nèi)外學者研究的熱點。本文針對戶用式單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),在最大功率點跟蹤算法、數(shù)字鎖相環(huán)、并網(wǎng)電流控制和孤島保護等控制策略方面分別進行了深入的理論分析和探討。首先,針對光伏電池的電流-電壓非線性特性及其受光照強度和電池溫度影響的特點,在描述了光伏電池原理基礎上,研究了光伏電池外特性

2、機制和物理特性機制,分別建立了各自的仿真模型。根據(jù)仿真結果與實測數(shù)據(jù)的對比分析,驗證了模型的正確性,為進一步研究最大功率點跟蹤算法以及深入研究并網(wǎng)控制策略奠定了良好的基礎。其次,深入研究了光伏陣列最大功率點跟蹤問題。在詳細介紹常規(guī)的最大功率點跟蹤方法基礎上,提出了一種新穎的間歇變步長搜索算法,包括定時變步長搜索和定時定占空比控制兩個過程。在起動階段或外界環(huán)境變化較大時,以較短定時時間間隔連續(xù)進行變步長跟蹤搜索,確保快速達到最大功率點；在

3、外界環(huán)境變化較小時,維持較長定時時間的最優(yōu)定占空比控制。仿真與實驗結果驗證了該新方法不僅可以有效降低持續(xù)擾動而引起的功率波動,而且即使在外界條件變化時也能實現(xiàn)快速跟蹤最大功率點。第三,深入探討了一種數(shù)字鎖相環(huán)的實現(xiàn)方法。在分析了三相并網(wǎng)鎖相控制方法基礎上,結合有限沖擊響應(FIR)數(shù)字濾波器具有線性相移的特點,提出了基于有限沖擊響應數(shù)字濾波器線性相移控制的單相數(shù)字鎖相環(huán)方法。設計了有限沖擊響應濾波器,構建了兩相正交電壓矢量信號,參照三相

4、并網(wǎng)系統(tǒng)基于αβ靜止坐標系到dq同步旋轉坐標系的數(shù)字鎖相環(huán)原理,采用同步采樣技術確保濾波器系數(shù)恒定的方法,實現(xiàn)了基于虛擬兩相直角坐標系的數(shù)字鎖相環(huán)控制。該方法能夠快速準確地實現(xiàn)鎖相,而且不受諧波、電壓頻率和幅值波動等因素影響,并通過仿真和實驗結果進行了驗證。第四,針對傳統(tǒng)的預測電流控制方法在濾波電感參數(shù)不匹配時可能出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)相位差甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定問題,提出了一種用于預測電流控制的濾波電感參數(shù)在線估計方法。通過簡化單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的等效

5、電路,建立了平均電感參數(shù)的在線估計方程。針對電感參數(shù)變化、逆變器輸出電流幅值變化以及注入一定的諧波電流、電網(wǎng)電壓幅值變化和注入一定幅值的諧波電壓等各種情況,進行了仿真和實驗研究,結果表明該方法有效地解決了濾波參數(shù)不匹配帶來的問題。最后,深入研究了兩種新型的孤島檢測方法。針對被動檢測方法中的過/欠電壓、過/欠頻率檢測法和主動檢測法中常用的主動頻率偏移法存在的孤島檢測盲區(qū)問題,分別提出了基于交替電流擾動法的孤島檢測方法和2N周期擾動法的孤島