改进MPPT功能型并网光伏逆变系统研究与设计

由于化石能源逐渐枯竭,以及伴生的环境污染问题,开发以光伏发电为代表的新能源发电技术受到高度重视,预计将在未来能源供应体系中将占据重要地位。近年来,光伏发电步入大规模发展阶段,规模化并网光伏电站大量涌现,因此研究并网光伏发电技术成为了近年来学术研究和产业关注的重要内容。本论文围绕光伏并网发电系统的关键技术进行了系统研究,重点研究了MPPT控制策略、逆变器控制和直流注入抑制方法,并设计了一个光伏电站的接入系统。 本论文在分析经典MPPT控制策略基础上,根据太阳能光伏系统输出电压、输出电流的dI/dU+I/U值和系统当前输出电压与最大功率点电压差值Umodify之间的特性关系,提出了一种基于分段数值逼近的可变步长电导增量MPPT方法。基于Matlab/Simulink搭建了太阳能电池模块和带有MPPT控制的光伏系统,当光强在500(W/m2)和1000(W/m2)之间发生跳变时,对不同方法下MPPT跟踪效果进行了仿真比较。仿真结果表明,该控制方法与经典固定步长电导增量法相比,具有追踪速度快、精度高的优势；和迭代求解变步长、智能控制变步长等较复杂的方法相比,更易于实现。分析了并网光伏系统的体系结构和逆变器拓扑,及其对MPPT和并网逆变器控制的影响。基于并网光伏系统在不同坐标系中数学模型,重点研究了基于前馈补偿解耦的逆变器控制策略。分析了基于后级网侧逆变器实现MPPT功能的控制策略和基于前级DC/DC变换器实现MPPT功能的控制策略,并对比了其各自的优缺点。构建了光伏阵列的工程仿真模型,并在其基础上研究了基于前级DC/DC变换器实现MPPT功能的并网光伏系统并验证了其MPPT和并网控制的较好性能。 分析了目前几种典型的直流注入抑制方法,研究了它们在基于LCL型滤波器光伏并网系统中的适用性。结合PR与PI控制器各自的特性,提出了一种基于PR与PI联合控制的并网逆变器直流注入抑制策略,有效地消除了并网电流中可能存在的直流分量。基于Matlab/Simulink进行仿真研究,仿真结果验证了此方案的有效性。结合某地区12.5MW光伏电站工程,简要介绍了光伏电站可行性研究工作和规划研究工作的基本原理。在前期已完成的可行性研究的基础上,完成了对该12.5MW光伏电站的接入系统设计工作。