新型光伏发电系统的控制策略研究

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随着人类社会不断进步,能源危机、环境污染等问题日益显著,尤其近年来在我国东部沿海地区夏季出现电力供应紧张。因此,开发利用新能源和可再生能源,已成为我国实施可持续能源战略的重要措施。 本文针对目前太阳能(光伏)并网发电系统中存在能量转换效率低、整机体积大的缺点,研究了一种适用于光伏发电系统中的最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking:MPPT)充电控制策略和基于导抗变换器理论的单相、三相并网逆变器的控制策略。 本文纵观了目前国内外关于太阳能发电系统中MPPT充电控制器主电路的应用现状,选择了Cuk型变换器作为MPPT充电控制器的主电路拓扑,实现了对铅酸蓄电池的MPPT充电控制。另外,本文提出的MPPT充电控制器的主电路拓扑是一种改进的Cuk型零电压转换(ZVT-PWM)变换器,通过仿真和实验研究验证了该拓扑不仅可以实现主开关管和辅助开关管的软开关,而且主开关管不受最小占空比限制,辅助二极管反向恢复电流损耗小等优点,对整个系统效率的提高十分有益。 本文提出了一种比传统的on/off充电控制策略更适用于光伏系统中的铅酸蓄电池充电控制策略,并采用DSP数字信号处理器实现了该最大功率点跟踪的充电控制。实验结果表明,本系统更充分地利用了光伏阵列的输出功率,缩短了过充阶段时间,提高了充电效率,克服了大多数光伏系统中蓄电池欠充的缺陷,延长了铅酸蓄电池的使用寿命。此外,相对于电压调节充电控制策略,本策略更适用于对大型串联蓄电池组的充电控制。 本文通过仿真分别验证了基于导抗变换器理论的单相和三相光伏并网逆变器的优越性,由于导抗变换器的特性使其输出电流不受电网电压波动的影响,负载电压变化时,系统在没有电流反馈环节的情况下也可以实现功率因数为1的并网发电,不仅提高了系统输出电流的稳定性,降低了电流波形的谐波含量,同时也提高了系统的效率,并实现装置的小型化。
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