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预测控制在三电平光伏并网系统中的应用研究

孙红艳  
【摘要】:由于全球环境污染和能源危机的日益加重,太阳能发电以其在全球电力能源中的重要地位,具有代替未来能源供应的潜力,于是对光伏并网发电技术的研究就具有显著的深远意义。本文将三电平NPC光伏并网发电系统作为研究对象,对其工作原理进行深入地分析,着重研究光伏阵列的最大功率点跟踪和光伏并网逆变器并网电流的控制方法及策略两部分。前者的目的在于提高太阳能电池的利用效率,而后者却是为了实现单位功率因数并网。 本文首先根据太阳能电池的电气特性,搭建了电池的物理和数学仿真模型,并结合其不同环境(辐照度和温度)下的输出特性,分析并研究了目前典型的最大功率点跟踪方法的优点和所存在的不足,基于此提出将预测控制应用于电池最大功率跟踪的思想,并介绍了MPPT中存在的热斑效应、跟踪损耗以及效率问题;接着考虑到三电平NPC光伏并网逆变器较于传统两电平并网逆变器的众多优点,对其工作原理及用于其控制的空间矢量调制法进行了较为详细地研究,针对目前三相并网逆变器的控制方法所存在地不足,分析研究了基于预测控制的三电平三相并网逆变器控制技术;最后搭建三电平并网逆变器预测控制的实验模型,仿真结果证明了该法地可行性和有效性。


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