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《东北大学》 2015年
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基于自适应动态规划的单相光伏发电系统的最优控制研究

胡冰  
【摘要】:能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,也是世界经济发展的血液。预计未来世界范围的能源消耗将有60%以上首先转化为电能后,以电能的形式直接消耗。化石燃料带来的环境问题和日益增长的电力需求,迫切需要利用清洁的新能源发电来缓解这些问题。太阳能作为一种最清洁且开发规模巨大的再生能源已经越来越受到世界各国的重视。因此,研究单相光伏发电系统的控制问题也是当前国内外工业界和学术界的一大热点。结合目前单相光伏发电系统控制策略的研究发展现状,本文对单相光伏并网发电系统中的最优控制问题进行了深入的研究。主要做了以下工作:首先,对两级式光伏并网发电系统的控制策略问题进行了详细的分析研究。针对单相光伏并网发电系统的最优控制问题,给出了最优控制的基本原理,并对启动式动态规划和二人零和微分对策理论进行了基本的数学推导,为最优控制器的设计奠定了基础。针对单相光伏并网发电系统,分别建立了 CCM Boost变换器的交流小信号模型和基于LC滤波器的单相光伏并网逆变器模型。其次,对升压斩波变换器最大功率点的控制策略进行研究。在变换器最大功率点跟踪控制的过程中,提出了含有执行器饱和条件的二人零和微分博弈问题的解决方法,并运用神经网络算法求解了 HJI方程,进而得到最优控制器的控制律;在达到最大功率点后的控制过程中,针对含执行器饱和条件的仿射非线性离散系统模型构建了最优控制器,并运用启发式动态规划算法得到了最优控制器的控制律。最后通过仿真验证了控制器的有效性,并且具有良好的动静态特性。最后,对单相光伏并网逆变器的控制策略进行研究。在单相光伏并网发电系统逆变器的最优控制器设计中,考虑开关管占空比具有饱和约束的条件,构建了具有执行器饱和条件的单相光伏并网发电系统逆变部分的数学模型,提出了针对该模型的最优控制器,并用基于神经网络的在线策略同步更新算法来进行最优控制器的实现,然后证明了此算法的收敛性。仿真实例表明该控制器能很好的消除静差,具有良好的动态响应,且保证了系统在外部扰动的情况下具有较强的鲁棒性。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM615;O232

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