小功率光伏发电系统mppt及并网逆变器控制方法研究

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1、分类号密级小功率光伏发电系统MPPT及并网逆变器控制方法研究研究生姓名：张彬指导教师姓名、职称：李圣清教授学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二O一五年六月十日分类号.密级.小功率光伏发电系统MPPT及并网逆变器控制方法研究ResearchonControlMethodofMPPTandtheGrid-connectedInverterinSmallPowerPhotovoltaicPowerGenerationSystem研宄生姓名：张彬指导教师姓名、职称：李圣清教授学科专业：电气工程

2、研宄方向：现代电力电子技术及系统论文答辩曰期答辩委员会主席—湖南工业大学二0—五年六月十曰湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：妹^日期：和/r年,月(十日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：

3、学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以釆用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：^^导师签名i日期：和丨^"年6月^0摘要随着常规能源短缺和环境污染问题日益严重，太阳能以其独特优点受到人们的广泛关注。光伏并网发电作为利用太阳能的主要途径之一，迅速成为当前的研究热点。本文针对光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪和并网逆变器控制两大关键性问题进行深入研究，旨在提高光伏发电系统的转化效率和稳定性，改善光伏并网发电系统

4、的输出电能质量。首先，系统介绍了光伏发电系统的分类和组成结构，指出光伏阵列和光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的两个重要组成部件；详细介绍了光伏电池的工作原理及数学模型，进而分析其输出特性；针对光伏并网逆变器常见的分类及拓扑结构进行分析，探讨它们的工作原理；分析两种光伏发电系统的拓扑结构和基本原理，并且对其优缺点进行比较，从而本文采用两级式并网发电系统拓扑结构。其次，分析了光伏发电系统最大功率点跟踪的基本原理，重点探讨了两种常用的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法及各自的优缺点。针对传统MPPT控制算法的不足之处，

5、提出基于人工鱼群算法的MPPT控制方法，将人工鱼群算法应用到光伏并网发电系统的前级MPPT控制当中，选取PWM占空比作为人工鱼个体，通过模拟人工鱼的聚群和追尾等行为来寻求功率最优值，并且和传统MPPT控制方法P&O进行比较。仿真和实验结果表明该方法能够稳定、高效地追踪光伏阵列的最大功率点，实现能源最大化利用。最后，分析了光伏并网逆变器的控制方式，阐述了其控制目标及并网要求，探讨了两种模式的输出电流控制方法，针对光伏逆变器并网输出存在的电能质量问题，在传统的PI基础上，提出基于迭代比例积分的并网逆变器输出电流控制方

6、法，采用时间乘绝对误差积分准则作为目标函数，推导出并网逆变器输出电流的迭代比例积分表达式及传递函数。并通过实时设定控制器的最佳比例积分参数来提高逆变器的控制精度和速度，改善输出电流质量。仿真和实验结果表明，该方法计算简单，能有效使得并网逆变器输出与电网同频同相的正弦波电流。关键词：光伏发电系统，MPPT，并网逆变器，人工鱼群算法，迭代比例积分IABSTRACTWithconventionalenergyshortageandenvironmentalpollutionproblemareincreasinglys

7、erious,thesolarenergyreceivedextensiveattentionofpeopleforitsuniqueadvantages.Photovoltaicgrid-connectedpowergenerationasoneofthemainwaystousesolarenergy,rapidlybecomesacurrentresearchhotspot.Inordertoimprovetheconversionefficiencyandstabilityofphotovoltaicpo

8、wergenerationsystem,improvetheoutputpowerqualityofphotovoltaicgrid-connectedpowersystem,thispapermadeamorein-depthresearchaimstothetwokeyquestionsofmaximumpowerpointtrackingandgrid-connec