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(jī)和環(huán)境污染日趨嚴(yán)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(yīng)用中重要領(lǐng)域之一,應(yīng)用前景十分廣闊,成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)戶用式單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),在最大功率點(diǎn)跟蹤算法、數(shù)字鎖相環(huán)、并網(wǎng)電流控制和孤島保護(hù)等控制策略方面分別進(jìn)行了深入的理論分析和探討。首先,針對(duì)光伏電池的電流-電壓非線性特性及其受光照強(qiáng)度和電池溫度影響的特點(diǎn),在描述了光伏電池原理基礎(chǔ)上,研究了光伏電池外特性

2、機(jī)制和物理特性機(jī)制,分別建立了各自的仿真模型。根據(jù)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,驗(yàn)證了模型的正確性,為進(jìn)一步研究最大功率點(diǎn)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(chǔ)。其次,深入研究了光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤問題。在詳細(xì)介紹常規(guī)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法基礎(chǔ)上,提出了一種新穎的間歇變步長搜索算法,包括定時(shí)變步長搜索和定時(shí)定占空比控制兩個(gè)過程。在起動(dòng)階段或外界環(huán)境變化較大時(shí),以較短定時(shí)時(shí)間間隔連續(xù)進(jìn)行變步長跟蹤搜索,確保快速達(dá)到最大功率點(diǎn)；在

3、外界環(huán)境變化較小時(shí),維持較長定時(shí)時(shí)間的最優(yōu)定占空比控制。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該新方法不僅可以有效降低持續(xù)擾動(dòng)而引起的功率波動(dòng),而且即使在外界條件變化時(shí)也能實(shí)現(xiàn)快速跟蹤最大功率點(diǎn)。第三,深入探討了一種數(shù)字鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法。在分析了三相并網(wǎng)鎖相控制方法基礎(chǔ)上,結(jié)合有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器具有線性相移的特點(diǎn),提出了基于有限沖擊響應(yīng)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(shè)計(jì)了有限沖擊響應(yīng)濾波器,構(gòu)建了兩相正交電壓矢量信號(hào),參照三相

4、并網(wǎng)系統(tǒng)基于αβ靜止坐標(biāo)系到dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)字鎖相環(huán)原理,采用同步采樣技術(shù)確保濾波器系數(shù)恒定的方法,實(shí)現(xiàn)了基于虛擬兩相直角坐標(biāo)系的數(shù)字鎖相環(huán)控制。該方法能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)鎖相,而且不受諧波、電壓頻率和幅值波動(dòng)等因素影響,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。第四,針對(duì)傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)電流控制方法在濾波電感參數(shù)不匹配時(shí)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(yù)測(cè)電流控制的濾波電感參數(shù)在線估計(jì)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(jì)方程。針對(duì)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(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)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(cè)方法。針對(duì)被動(dòng)檢測(cè)方法中的過/欠電壓、過/欠頻率檢測(cè)法和主動(dòng)檢測(cè)法中常用的主動(dòng)頻率偏移法存在的孤島檢測(cè)盲區(qū)問題,分別提出了基于交替電流擾動(dòng)法的孤島檢測(cè)方法和2N周期擾動(dòng)法的孤島