基于直流微网的光伏系统研究

随着针对分布式发电的研究的深入,微网因为有着极其适合接入分布式电源的优势成为电网技术的新方向。微网是由微源、负荷、控制系统等组成的小型电网。联网模式下,微网与主网通过公共连接点相连,能量可以通过公共点双向流动,该公共联接点一般使用双向的AC/DC换流器。作为微网技术的分支,直流微网有着比交流微网更独特的优势。同时由于微源接入直流母线不需要考虑相位和频率,使得微源接入更加简易方便。 近年来,政府大力发展光伏产业,国内兴建了许多光伏发电工程,故本选取了尤其适于直流并网的光伏发电系统为研究对象,旨在分析光伏电池作为典型的分布式电源接入直流微网的运行与控制。现在的光伏电池主要采用集中式MPPT结构来进行最大功率跟踪,这种结构的光伏电池结构简单,成本较低,但其缺点是遇到阴影遮挡时会造成失配,系统输出功率大幅降低。本论文给出两种结构的光伏系统：一种为上述的集中式MPPT结构,一种为分布式MPPT结构。分布式MPPT结构的光伏系统在阴影遮挡时效率很高。两种结构的光伏系统可以在不同场合配合用户特定的需求所选用。 本文在交流微网的基础上提出了直流微网的典型结构与特点,分析了直流微网中连接的不同类型微源和储能单元的工作原理、功率输出特性。以光伏电池为接入直流微网的分布式电源的代表,根据光伏电池的工作原理分析其等效电路和数学模型,在MATLAB/Simulink环境下建立了光伏电池组件的仿真模型,使用该模型连接DC/DC变换电路组成自控制光伏组件(SCPVM),并给出一种改进的增量电导法的MPPT最大功率跟踪策略。建立了可应用于直流微网的不同结构的光伏系统,对于不同结构的光伏系统分析了其各自的输出特性。然后本文建立了集中式MPPT和分布式MPPT结构的光伏系统的仿真模型,分析了不同结构的光伏系统输出特性,验证了其模型与控制策略的正确性。