太阳能光伏发电控制技术研究

分类号分类号分类号分类号：：：：TTTTM615M615M615M615单位代码单位代码单位代码单位代码：：：：10110101101011010110学学学学号号号号：：：：S200S200S200S20077770000410410410410中中中中北北北北大大大大学学学学硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究硕士研究生硕士研究生硕士研究生硕士研究生王东娇王东娇王东娇王东娇指导教师指导教师指导教师指导教师朱林泉朱林泉朱林泉朱林泉教授教授教授教授学科专业学科专业学科专业学科专业信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理2020202010101010年年年年5555月月月月22225555日日日日太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究王东娇王东娇王东娇王东娇中北大学中北大学中北大学中北大学图书分类号图书分类号图书分类号图书分类号TTTTM615M615M615M615密级密级密级密级非非非非密密密密UDCUDCUDCUDC注注注注1111____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究太阳能光伏发电控制技术研究王东娇王东娇王东娇王东娇指导教师指导教师指导教师指导教师（（（（姓名姓名姓名姓名、、、、职称职称职称职称））））朱林泉朱林泉朱林泉朱林泉教授教授教授教授申请学位申请学位申请学位申请学位级别级别级别级别工学硕士工学硕士工学硕士工学硕士专业名称专业名称专业名称专业名称信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理论文提交日期论文提交日期论文提交日期论文提交日期2020202010101010年年年年3333月月月月33330000日日日日论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期2010201020102010年年年年5555月月月月28282828日日日日学位授予日期学位授予日期学位授予日期学位授予日期年年年年月月月月日日日日论文评阅人论文评阅人论文评阅人论文评阅人谢克明谢克明谢克明谢克明（（（（教授教授教授教授））））张艳花张艳花张艳花张艳花（（（（教授教授教授教授））））答辩委员会主席答辩委员会主席答辩委员会主席答辩委员会主席李仰军李仰军李仰军李仰军（（（（教授教授教授教授））））2020202010101010年年年年5555月月月月25252525日日日日原原原原创创创创性性性性声声声声明明明明本人郑重声明本人郑重声明本人郑重声明本人郑重声明：：：：所呈交的学位论文所呈交的学位论文所呈交的学位论文所呈交的学位论文，，，，是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下，，，，独立进行研究所取得的成果独立进行研究所取得的成果独立进行研究所取得的成果独立进行研究所取得的成果。。。。除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外，，，，本论文本论文本论文本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。。。。对本文的研究对本文的研究对本文的研究对本文的研究作出重要贡献的个人和集体作出重要贡献的个人和集体作出重要贡献的个人和集体作出重要贡献的个人和集体，，，，均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明。。。。本声明的本声明的本声明的本声明的法律责任由本人承担法律责任由本人承担法律责任由本人承担法律责任由本人承担。。。。论文作者签名论文作者签名论文作者签名论文作者签名：：：：日期日期日期日期：：：：关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管本人完全了解中北大学有关保管本人完全了解中北大学有关保管本人完全了解中北大学有关保管、、、、使用学位论文的规定使用学位论文的规定使用学位论文的规定使用学位论文的规定，，，，其中包其中包其中包其中包括括括括：：：：①①①①学校有权保管学校有权保管学校有权保管学校有权保管、、、、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件并向有关部门送交学位论文的原件与复印件并向有关部门送交学位论文的原件与复印件并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；；；；②②②②学校可以采用影印学校可以采用影印学校可以采用影印学校可以采用影印、、、、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文缩印或其它复制手段复制并保存学位论文缩印或其它复制手段复制并保存学位论文缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；；；；③③③③学校可允许学位论文被查阅或借阅学校可允许学位论文被查阅或借阅学校可允许学位论文被查阅或借阅学校可允许学位论文被查阅或借阅；；；；④④④④学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的，，，，复复复复制赠送和交换学位论文制赠送和交换学位论文制赠送和交换学位论文制赠送和交换学位论文；；；；⑤⑤⑤⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容学校可以公布学位论文的全部或部分内容学校可以公布学位论文的全部或部分内容学校可以公布学位论文的全部或部分内容（（（（保密学位论文在解密后遵守此规定保密学位论文在解密后遵守此规定保密学位论文在解密后遵守此规定保密学位论文在解密后遵守此规定）。）。）。）。签签签签名名名名：：：：日期日期日期日期：：：：导师签名导师签名导师签名导师签名：：：：日期日期日期日期：：：：中北大学学位论文太阳能光伏发电控制技术研究摘要在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，太阳能利用成为世界各国争相发展的热点。在太阳能的各种应用中，光伏发电备受关注。然而，光伏电池的输出特性具有强烈的非线性，并且受外界环境因素影响大，所以如何有效的利用太阳能，提高太阳能利用效率，成为太阳能利用中迫切需要解决的一个问题。太阳能光伏并网发电控制系统的两个核心部分是光伏阵列的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制。本论文以太阳能光伏发电系统为研究对象，以最大限度利用太阳能为主要目标，展开了光伏发电控制系统的理论和实验研究。具体研究内容可归纳如下：(1)系统地综述了课题的研究背景，对太阳能光伏发电技术进行简单介绍，引出本课题的研究现状及研究意义。介绍了光伏发电系统的原理和基本组成，确定了本文的主要研究内容。(2)对光伏电池的工作原理及工作特性进行介绍，详细分析了光伏电池工作的等效电路和数学模型，并对日照强度，电池结温和串联电阻对光伏电池输出特性的影响进行了分析；在此基础上着重介绍了一种可模拟环境温度、光照强度、光伏阵列串并联数等参数的光伏阵列动态通用仿真模型，解决了以往只针对特定光伏阵列建模的局限性，并给出了仿真结果。(3)对几种传统的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法进行了分析、研究和比较，提出各自的优缺点，并对目前国内外常用的其他最大功率跟踪控制算法进行了系统总结；对最大功率点跟踪控制的实现策略进行研究，建立了系统各个模块的仿真模型。比较了实际中应用最广泛的两种最大功率跟踪算法：扰动观察法和电导增量法的跟踪性能，并提出一种改进的扰动观察法，仿真结果表明该方法可有效减少传统扰动观察法的误判功率损失，具有较好的动态响应速度和稳定度。(4)建立基于SPWM的电压/电流型并网逆变器控制的数学模型，设计PI控制的参数，分析控制系统的误差。针对既可独立运行又可并网运行的单相光伏逆变器，本文采中北大学学位论文用有效值外环、瞬时值内环的控制方法，既保证了逆变器输出的静态误差为零，又保证了逆变器良好的输出波形。给出了同时满足独立和并网两种运行模式的输出滤波器控制结构图。关键词：：：：太阳能光伏发电，光伏阵列，最大功率点跟踪(MPPT)，MATLAB仿真，双环控制中北大学学位论文StudyonControlTechniquesinPVGenerationSyetemAbstractNowadays,onaccountoftheproblemsofenvironmentalpollutionandexhaustionofenergysourcesbecomeworse,thesolarenergyapplicationhasbeenahotspotthatmostcountriescompeteagainsteachothertodevelop.Photovoltaic(PV)systemsarepaidmoreattentiontoamongitsvariousapplication.However,astheoutputcharacteristicofphotovoltaiccellsisnon-linear,andbeeasilyinfluencedbytheouterenvironment,howtomaketheuseofsolarenergymoreeffectivehasbecomeadifficultprobleminthisarea.SolararrayMaximumPowerPointTracking(MPPT)controlandphotovoltaicgrid-connectedinvertercontrolarethetwocorepartofPVgridconnectedsystem.Thispapertriestostudyphotovoltaicsystemwiththetargetofmaximizingtheefficiencyofsolarenergy,andboththetheoreticalandexperimentalresearchofcontrollerofphotovoltaicsystemhasbeendone.Inthisthesis,themaincontentsareasfollowing:Firstly,thispapersystemicallysummarizestheresearchbackground,andthensubjectofsolarphotovoltaicpowergenerationtechnology,andabriefintroductionofthistopicresearchstatusandresearchsignificance.Thenintroducestheprincipleofphotovoltaicsystemandbasiccomposition,whichdeterminesthemainresearchcontents.Secondly,introducestheoperationalprincipleandperformancecharacteristicofPVcells,anddescribestheequivalentcircuitandmathematicalmodeldentally,andsunshineintensity,junctionbatterytemperatureandseriesresistanceofphotov