太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究畢業(yè)答辯

太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究,指導(dǎo)老師：李靜,姓 名：楊勇,學(xué) 號(hào)：0805044118,目錄,1.1 光伏發(fā)電概念的提出 當(dāng)今世界，由于石油、天然氣等不可再生能源日益短缺且大量化石能源燃燒導(dǎo)致大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的加劇。因此可再生能源與清潔能源的發(fā)展迫在眉劫，而太陽能是一種用之不竭、儲(chǔ)量巨大的清潔可再生能源，每天到達(dá)地球表面的輻射能量相當(dāng)于數(shù)億萬桶石油燃燒的能量。 光伏發(fā)電是利用光伏電池的光伏效應(yīng)將太陽光的光能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種可再生、無污染的發(fā)電方式。 目前，光伏發(fā)電在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，它不止替代了部分化石能源，甚至未來會(huì)成為世界能源供應(yīng)的主體，因此是世界各國(guó)可再生能源發(fā)展的重點(diǎn)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，是當(dāng)今世界光伏發(fā)電技術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)。,1.2 光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn),光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏陣列、Boost升壓電路、逆變電路、控制電路等環(huán)節(jié)組成。,光伏陣列,Boost電路,并網(wǎng)逆變器,濾波器,MPPT控制,并網(wǎng)控制,本地負(fù)載,電網(wǎng),控制電路,主電路,PWM,PWM,2.1 MPPT控制 由于光伏陣列的非線性特征，在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，只有唯一的一個(gè)電壓值對(duì)應(yīng)著光伏電池的最大輸出功率。因此，根據(jù)光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等變化不斷來調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技術(shù)。通過控制Boost電路的功率開關(guān)管通斷可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的阻抗匹配，從而尋優(yōu)最大功率點(diǎn)。,2.2 并網(wǎng)控制,這里采用了有效值外環(huán)、瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的控制方式，其控制過程如下： 輸出電流經(jīng)過采樣后，作為有效值計(jì)算的同時(shí)與給定參考信號(hào)的有效值進(jìn)行比較，得到的誤差信號(hào)經(jīng)外環(huán)PI調(diào)節(jié)器處理后的輸出作為內(nèi)環(huán)參考正弦波的幅值，這個(gè)幅值乘以與電網(wǎng)電壓同頻同相的單位正弦波后作為內(nèi)環(huán)給定信號(hào)；內(nèi)環(huán)給定信號(hào)與輸出電流瞬時(shí)值進(jìn)行比較，得到的誤差信號(hào)經(jīng)內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算處理后，得到內(nèi)環(huán)的控制信號(hào)；最后這個(gè)控制信號(hào)被送入PWM發(fā)生器，與三角載波調(diào)制比較后產(chǎn)生的SPWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離、放大后，再驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件TI、T4，最后經(jīng)濾波電感L饋入與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦波電流電。,3.1 逆變環(huán)節(jié)仿真原理圖,3.2 逆變環(huán)節(jié)開環(huán)狀態(tài)下的仿真結(jié)果,交流電網(wǎng)電壓波形,橋式逆變電路輸出電壓波形,調(diào)制比K=0.8，調(diào)制角度為0時(shí)的并網(wǎng)電流波形,調(diào)制比K=0.99，調(diào)制角度為0時(shí)的并網(wǎng)電流波形,由上圖可以看出： 1）開環(huán)狀態(tài)下，無論調(diào)制比K為0.8還是0.95，并網(wǎng)電流波形和電網(wǎng)電壓之間有明顯的相位差； 2）當(dāng)調(diào)制比K為0.8時(shí)，輸出電流的幅值明顯低K=0.95時(shí)的并網(wǎng)電流的波形； 3）當(dāng)直流電壓固定時(shí)，增大K，不但可以改善并網(wǎng)波形，同時(shí)可以改變并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓之間的相位差。,3.3 逆變環(huán)節(jié)閉環(huán)狀態(tài)下的仿真結(jié)果,交流電網(wǎng)電壓波形,橋式逆變電路輸出電壓波形,調(diào)制比K=0.8，調(diào)制角度為10時(shí)的并網(wǎng)電流波形,調(diào)制比K=0.99，調(diào)制角度為10時(shí)的并網(wǎng)電流波形,由上圖可以看出： 1）閉環(huán)狀態(tài)下，并網(wǎng)電流的波形明顯改善； 2）閉環(huán)狀態(tài)下，設(shè)定指令電流和電網(wǎng)電壓的角度差(滯后)為100，可以看出，并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓之間仍然存在一定的相差； 3）閉環(huán)狀態(tài)下，改變指令電流和電網(wǎng)電壓的設(shè)定角度差，可以改變并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓之間的實(shí)際相差，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償,4.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真原理圖,4.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真結(jié)果,開環(huán)狀態(tài)下的仿真圖,閉環(huán)狀態(tài)下的仿真圖,由光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真結(jié)果可以看出，其在開環(huán)狀態(tài)下的并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓有明顯的相位差，而在采用相應(yīng)的控制策略后，即閉環(huán)狀態(tài)下，其并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的同頻同相，產(chǎn)生了穩(wěn)定、高品質(zhì)的正弦交流電，可以安全可靠的并入電網(wǎng)中。 針對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)來看，我們還需對(duì)以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究和探索： 1）開展新的控制策略的研究，提高并網(wǎng)電流波形的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的效率，降低成本。 2）加強(qiáng)“孤島效應(yīng)”的檢測(cè)與防止。“孤島效應(yīng)是指在電網(wǎng)失電情況下，發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對(duì)負(fù)載供電這一現(xiàn)象?！肮聧u效應(yīng)對(duì)設(shè)備和人員的安全存在重大隱患。 3）依靠智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)光伏電源平穩(wěn)上網(wǎng)。,Thank You !,