并離網(wǎng)一體光伏發(fā)電系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、本文研究的并離網(wǎng)一體光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、鋰離子電池、公共電網(wǎng)、本地負載以及功率變換器組成。其中功率變換器包括光伏側Boost變換器、電池側 Buck-Boost變換器以及負載側全橋逆變器。三個變換器都跨接到公共直流母線上,從而組成一個直流微網(wǎng)。各個變換器獨立工作,共同控制直流母線電壓恒定。系統(tǒng)可并網(wǎng)運行向電網(wǎng)饋能,亦可孤島運行給本地負載供電。
　　每個變換器都有兩種工作模式。具體來說:光伏側Boost變換器可以工作在最大功率點

2、跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模式和恒壓(Constant Voltage,CV)模式;電池側 Buck-Boost變換器可以工作在Boost模式和Buck模式;負載側全橋逆變器可以工作在并網(wǎng)模式和獨立模式。分析了各個變換器的基本工作原理,在此基礎之上建立了Boost變換器和Buck-Boost變換器的小信號交流模型以及全橋逆變器的大信號模型。設計了它們工作在不同模式下的補償網(wǎng)絡參數(shù),并獲得了

3、良好的動靜態(tài)特性。簡要分析了常用孤島檢測方法,包括被動孤島檢測和主動孤島檢測。針對文中的并網(wǎng)/獨立雙模式逆變器,提出了一種控制策略可實現(xiàn)雙模式逆變器的無縫切換。
　　并離網(wǎng)一體光伏發(fā)電系統(tǒng)可以工作在四種工況下,即:①孤島運行,光伏發(fā)電;②并網(wǎng)運行,網(wǎng)側變換器逆變;③孤島運行,電池供電;④并網(wǎng)運行,網(wǎng)側變換器整流。分析了系統(tǒng)工作在每種工況下各個變換器的工作模式以及系統(tǒng)功率流向。明確了系統(tǒng)中三個微電源的供電優(yōu)先級次序為:光伏組件、鋰電

4、池、電網(wǎng)。在此前提條件下,提出了針對本系統(tǒng)的能量管理策略。該能量管理策略可根據(jù)光伏組件輸出功率、鋰電池荷電狀態(tài)(State Of Charge,SOC)、負荷情況以及直流母線電壓變化情況,合理切換系統(tǒng)工況,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
　　搭建了并離網(wǎng)一體光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗樣機,系統(tǒng)功率等級5kW。對系統(tǒng)中的元器件參數(shù)、硬件電路以及軟件流程圖都進行了詳細的設計。在實驗平臺上完成了系統(tǒng)四種工況下的穩(wěn)態(tài)實驗以及工況切換、負載突變等暫時實驗。實驗結