光伏发电最大功率跟踪及微网运行控制策略的研究

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1、致谢本文工作是在导师韩丽老师的悉心指导下完成，韩丽老师渊博的学识、忘我的工作精神、严谨的为学态度、敏锐的学术洞察力使我受益非浅，终生难忘。三年来，从论文的选题、课题开展直至论文完成的全过程中都伴随着导师的悉心指导。在此，谨向我的导师韩丽致以衷心的感谢。感谢多年来给予我学习和生活上无微不至的关怀和帮助。感谢徐州上若科技有限公司的同事们，感谢他们对我的无私帮助，共同工作缔造的友谊,我将终身难忘。在本文研究和撰写期间，得到了谢红侠老师、陈丽兵师兄、张超师兄、朱慧同学的帮助，同时实验室的各位师兄、师姐、同届学友、师弟、师妹们共同营造的团结、进取的氛围让我感受到了集体的力量。衷心感谢我的家

2、人和朋友，感谢他们一直以来对我的培养、关怀和支持，我前进的每一步都饱蘸着他们殷切的期望。最后，感谢各位专家和老师在百忙中评阅论文。万方数据摘要光伏发电将成为21世纪获取能源最重要的手段之一。提高微网中光伏发电能源利用率及依各个分布式能源特点而制定微网运行控制策略是两个重要的研究方向，具有很好的实用价值。提出基于爬坡算法的模糊控制。首先理论推导了光伏电池I-U输出特性方程及光伏电池工程用模型；分析了光伏电池元组成光伏列阵的基本原则，并以此为根据建立了光伏电池及光伏列阵的Matlab/Simulink仿真模型；依据爬坡法的基本思想，根据光伏并网系统输入输出特性，设计了模糊最大功率跟踪

3、控制。设立了模糊控制规则，决定了隶属函数类型及其相关参数。与传统爬坡算法MPPT相较，本文设计的基于爬坡算法的模糊控制，通过输出变化的占空比步长，消除了传统爬坡算法存在的震荡问题，能达到很好的跟踪效果和稳态特性。其次，为提高光伏电池发电效率，综合考虑阴影及光伏列阵结构对最大功率点分布的影响是非常必须的。本文研究了加装旁路二极管光伏电池等效模型及其组成光伏列阵之后的数学特性，并进行了Matlab仿真建模。着重探讨了加装旁路二极管、光伏列阵拓扑结构、光照强度大小及分布形状对光伏列阵输出特性的影响。重点分析了加装旁路二极管的原因及其输出特性、分析了传统最大功率跟踪算法的适用范围及其失效

4、原因，为最大功率跟踪控制的算法提供了理论依据。再次，为提高光伏发电系统的能量利用率，针对局部阴影下光伏列阵输出特性曲线多峰值问题，提出了一种全局最大功率搜索加局部功率跟踪算法。局部功率跟踪算法采用了电导增量法，全局最大功率搜索算法采用了基于电压跳跃的全局扫描法。与传统全局扫描法相比，能在保证准确性的前提提高扫描速度，准确搜索到全局最大功率点。从考虑电压波动及能量损耗的角度，对局部功率跟踪算法的适用范围、电压跳跃步长、全局功率搜索范围等概念进行了研究。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了光伏并网仿真模型，验证了该算法的快速性及准确性。最后，本文提出了一种基于模糊PID的

5、改进P-f、Q-V下垂控制方法。首先分析了光伏列阵微网PQ控制和P-f、Q-V下垂控制的微网综合控制策略的仿真模型控制结构，研究了模型参数的选择和设计方法，获得了微网在负荷投切、逆变器离网和光伏列阵输出功率变化时的运行特性。传统的下垂因子固定，作为一种有差控制使得在负荷变化时母线电压的幅值和频率波动较大。基于模糊PID的改进P-f、Q-V下垂控制方法，有效减小了传统下垂法控制的微网逆变器在负荷波动时母线电压幅值和频率的不稳定。通过Matlab进行了相应的仿真，验证I万方数据了本文提出基于模糊PID的改进P-f、Q-V下垂控制方法的有效性。该论文有图58个，表8个，参考文献84篇。

6、关键词：光伏发电;微网;最大功率跟踪;光伏列阵;局部阴影;PQ控制;Droop控制II万方数据AbstractPhotovoltaicpowersystemwillbecomeoneofthemostimportantmeanstoobtainenergyintwenty-firstCentury.However,twomajorchallengesinusingaPVsourcearethemaximumpowerpointtracking(MPPT)technicsanditsc-ontrolstrategy.Thenewcontrollerimprovesthehill-c

7、limbingsearchmethodbyfuzzifyin-gtherulesofsuchtechniquesandeliminatestheirdrawbacks.Itwasthebase-mentofthisdissertationtoestablishanaccuratemathemat-icalexpressionanditssimulationofaPVarray.Atfirst,thispaperdeducedtheequationstomodelaPVcellan