太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變仿真太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器的研究本科論文.doc

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1、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變仿真太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器的研究物理與能源學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)教師：摘要:隨著社會(huì)不斷發(fā)展，開發(fā)可再生能源越發(fā)重要，太陽(yáng)能具有資源豐富、可再生且清潔等優(yōu)點(diǎn)，是非常理想的可替代能源。本文選擇三相光伏電壓型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，采用SPWM的輸出控制方式，提高太陽(yáng)能利用效率，電流諧波小，滿足光伏并網(wǎng)發(fā)電要求；并利用Matlab的Simulink工具箱建立了太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變仿真，驗(yàn)證了在太陽(yáng)能電池輸出電壓出現(xiàn)階躍激增或突降時(shí)，電流諧波小，系統(tǒng)保持良好的魯棒性。關(guān)鍵詞:三相電壓型并網(wǎng)逆變器光伏SPWM1引言1．1研究背景能源危機(jī)是能源短缺或價(jià)格上漲的結(jié)果，甚至導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)衰

2、退，如石油價(jià)格一路上升。目前能源匱乏、環(huán)境污染的現(xiàn)狀使得無(wú)污染的、可再生的能源的發(fā)展變得舉足輕重。太陽(yáng)能，作為地球上最豐富的可再生能源，在過(guò)去的11億年里，只消耗2%的能量，可以預(yù)測(cè)的是一種取不盡，用不完的能源。且隨處可得，就地取用，因此對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)展很有優(yōu)勢(shì)，也不需要考慮運(yùn)輸問(wèn)題，所需成本低。最重要的是，太陽(yáng)能是一種無(wú)污染的、清潔的、安全的能源，不會(huì)像石油、核能產(chǎn)生廢氣、輻射，從而對(duì)環(huán)境造成損害，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。圖1利用太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能技術(shù)可以分為光熱技術(shù)、光生物技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)、光伏技術(shù)四類。本次實(shí)驗(yàn)研究的就是太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如圖1所示。隨著科技不斷發(fā)展，

3、光伏發(fā)電技術(shù)也取得了很大的突破，有廣闊的發(fā)展前景和意義。1．2國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)和太陽(yáng)能光伏網(wǎng)的數(shù)據(jù)，歐洲占有其主要市場(chǎng)。2012年新增光伏裝機(jī)的55%來(lái)自歐洲，約7.6GW；其次是中國(guó)（5.0GW）、意大利（3.4GW）、美國(guó)（3.3GW）和日本（2GW）。對(duì)于累計(jì)裝機(jī)，歐洲仍然全球領(lǐng)先，中國(guó)則緊跟其后，排名第二位。我國(guó)目前光伏發(fā)電的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展表現(xiàn)強(qiáng)勁，2013-2015年是發(fā)展迅猛的時(shí)期。在國(guó)家十三五期間，出臺(tái)了很多政策扶持我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)，例如規(guī)劃清潔能源、規(guī)范光伏的開發(fā)、開展光伏扶貧工程等等政策。光伏發(fā)電良好的應(yīng)用遠(yuǎn)景也是其發(fā)展迅猛的因素之一。

4、總之，光伏發(fā)電勢(shì)頭火熱，并且有很大的潛力。1.3光伏發(fā)電主要研究方向逆變器是這幾年來(lái)開的熱點(diǎn)，它在整個(gè)系統(tǒng)中占著舉足輕重的地位，其發(fā)展方向可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）逆變器的控制方式例如文獻(xiàn)[3]中設(shè)計(jì)了一種新的輸出控制方法，即采用基于前饋解耦空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)；文獻(xiàn)[2]采用新的控制方式，即基于模糊PID控制的MPPT策略；文獻(xiàn)[4]采用擾動(dòng)觀察法，是基于曲線擾動(dòng)的。出現(xiàn)了很多新的、具有使用實(shí)用意義的方式。（2）逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)不同的條件，逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有許多不同的分類的。例如根據(jù)主電路的的不同可分為半橋逆變器、全橋逆變器；根據(jù)有無(wú)變壓器作為隔離，可以分為隔離和非隔離結(jié)

5、構(gòu)；根據(jù)輸出電流的相位的數(shù)量，分為單相式逆變器、三相式逆變器和多相式逆變器。各種拓?fù)溥m用于各種不同的場(chǎng)合，實(shí)際運(yùn)用中這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以相互搭配成各種不同的形式，以滿足各種要求。（3）對(duì)于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題研究光伏發(fā)電技術(shù)在不斷的發(fā)展中，也有許多新的問(wèn)題不斷出現(xiàn)，例如并聯(lián)控制技術(shù)，大功率并網(wǎng)系統(tǒng)和局部電網(wǎng)之間相互會(huì)不會(huì)產(chǎn)生不良的影響等等。1．4主要研究?jī)?nèi)容隨著這項(xiàng)技術(shù)迅速的發(fā)展，不斷在控制策略、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)上取得成就。并網(wǎng)發(fā)電的要求就是能夠輸出符合并網(wǎng)要求的電流，即與電網(wǎng)電壓有相同的頻率和相位，并且諧波小，對(duì)系統(tǒng)污染小。因此，本文對(duì)進(jìn)行了逆變器優(yōu)化控制，采用SPWM方

6、法，提高系統(tǒng)的功率，降低諧波含量。本文主要內(nèi)容如下：1、簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)今能源背景、光伏發(fā)電優(yōu)點(diǎn)、當(dāng)今光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近況、目前主要的研究方向；1、分析光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類，講述通過(guò)并網(wǎng)型系統(tǒng)輸出電流需要滿足的要求；2、對(duì)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采取SPWM控制策略，以達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電要求；3、根據(jù)前文的設(shè)計(jì)建立了仿真模型，并進(jìn)行了分析；改變電感值進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了分析。2太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類從不一樣的角度切入，將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)分門別類的方式就有很多。憑借負(fù)載的差別，可以將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。2.1.1獨(dú)

7、立型光伏發(fā)電系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)就是將獲得的電能直接輸出給負(fù)載。其特點(diǎn)是具有蓄電池組，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，具有使用靈活、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。一般可以運(yùn)用于為經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)或者由于地形等原因電網(wǎng)沒(méi)有辦法達(dá)到的地區(qū)，例如偏遠(yuǎn)山村、通訊點(diǎn)等[10]。其運(yùn)行結(jié)構(gòu)框圖如圖2。圖2獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)框架圖2.1.2并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的就是逆變器，它可以將光伏電池的輸出轉(zhuǎn)換成達(dá)到所需要求的電能，通過(guò)控制逆變器與電力需求相匹配，然后輸送到電網(wǎng)端。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的研究是目前