太陽能光伏并網(wǎng)逆變仿真畢業(yè)論文

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1、太陽能光伏并網(wǎng)逆變仿真物理與能源學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)135032012125蕭海鈴指導(dǎo)教師：陳曦摘要:隨著社會不斷發(fā)展，開發(fā)可再生能源越發(fā)重要，太陽能具有資源豐富、可再生且清潔等優(yōu)點，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工具箱建立了太陽能光伏并網(wǎng)逆變仿真，驗證了在太陽能電池輸出電壓出現(xiàn)階躍激增或突降時，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

2、并網(wǎng)逆變器；光伏；SPWM；Matlab；1引言1．1研究背景能源危機是能源短缺或價格上漲的結(jié)果，甚至導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)衰退，如石油價格一路上升。目前能源匱乏、環(huán)境污染的現(xiàn)狀使得無污染的、可再生的能源的發(fā)展變得舉足輕重。太陽能，作為地球上最豐富的可再生能源，在過去的11億年里，只消耗2%的能量，可以預(yù)測的是一種取不盡，用不完的能源。且隨處可得，就地取用，因此對邊遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)展很有優(yōu)勢，也不需要考慮運輸問題，所需成本低。最重要的是，太陽能是一種無污染的、清潔的、安全的能源，不會像石油、核能產(chǎn)生廢氣、輻射，從而對

3、環(huán)境造成損害，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。圖1利用太陽能發(fā)電的優(yōu)點17太陽能技術(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。本次實驗研究的就是太陽能發(fā)電技術(shù)，其優(yōu)點如圖1所示[1]。隨著科技不斷發(fā)展，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)會和太陽能光伏網(wǎng)的數(shù)據(jù)，歐洲占有其主要市場。2012年新增光伏裝機的55%來自歐洲，約7.6GW；其次是中國（5.0GW）、意大利（3.4GW）、美國（3.3GW）和日本（2GW）。對于累

4、計裝機，歐洲仍然全球領(lǐng)先，中國則緊跟其后，排名第二位。我國目前光伏發(fā)電的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展表現(xiàn)強勁，2013-2015年是發(fā)展迅猛的時期。在國家十三五期間，出臺了很多政策扶持我國光伏產(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?？傊夥l(fā)電勢頭火熱，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開的熱點，它在整個系統(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：（1）逆變器的控制方式[3-4]例如文獻(xiàn)[3]中設(shè)計了

5、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]采用擾動觀察法，是基于曲線擾動的。出現(xiàn)了很多新的、具有使用實用意義的方式。（2）逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[5]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)有無變壓器作為隔離，可以分為隔離和非隔離結(jié)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用于各種不同的場合，實際運

6、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）對于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)問題研究[6-7]光伏發(fā)電技術(shù)在不斷的發(fā)展中，也有許多新的問題不斷出現(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)之間相互會不會產(chǎn)生不良的影響等等。1．4本文主要研究內(nèi)容隨著這項技術(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，對系統(tǒng)污染小[8]。因此，本文對進(jìn)行了逆變器優(yōu)化控制，采用SPWM方法，提高

7、系統(tǒng)的功率，降低諧波含量。本文主要內(nèi)容如下：1、簡單介紹了當(dāng)今能源背景、光伏發(fā)電優(yōu)點、當(dāng)今光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近況、目前主要的研究方向；2、分析光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類，講述通過并網(wǎng)型系統(tǒng)輸出電流需要滿足的要求；3、對系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，采取SPWM控制策略，以達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電要求；4、根據(jù)前文的設(shè)計建立了仿真模型，并進(jìn)行了分析；改變電感值進(jìn)行了多次實驗，并進(jìn)行了分析；172太陽能光伏發(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，可以將太陽能光伏發(fā)電

8、系統(tǒng)分為獨立型光伏發(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)[9]。2.1.1獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)這個系統(tǒng)就是將獲得的電能直接輸出給負(fù)載。其特點是具有蓄電池組，以提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，具有使用靈活、成本較低的優(yōu)點。一般可以運用于為經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)或者由于地形等原因電網(wǎng)沒有辦法達(dá)到的地區(qū)，例如偏遠(yuǎn)山村、通訊點等[10]。其運行結(jié)構(gòu)框圖如圖2。圖2獨立型光伏發(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