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基于Riccati方程的改进光伏MPPT控制算法研究

陈小琳  
【摘要】:由于环境的污染与能源的消耗,太阳能逐渐成为人们关注与研究的重点,光伏发电是合理利用太阳能的一种重要方式,但其存在以下不足:(1)输出效率较低,极易受外界环境的影响;(2)并网环节容易产生谐波分量,影响电能质量。针对以上问题,本文以光伏并网发电系统为研究对象,围绕光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)和并网问题进行了研究。首先,对光伏发电系统进行了分析,详细研究了光伏电池的电路原理与拓扑结构,通过Simulink平台搭建了其仿真模型,明确了其输出特性。针对DC/DC变换电路的优缺点,设计采用Boost升压转换电路实现最大功率跟踪技术。然后,对典型的MPPT算法进行分析,针对变步长电导增量法在跟踪过程中容易在最大功率点附近发生振荡,以及受外界光照强度影响较大等问题,提出了改进的变步长电导增量法。为解决光伏发电系统在实际情况中受到的外界扰动而导致Boost升压电路出现欠阻尼振荡的情况,提出将Riccati方程应用于光伏系统的最大功率点跟踪技术,由Riccati方程计算出使光伏系统稳定的最优控制,并通过仿真验证了所提出优化算法的跟踪性能。最后,对光伏MPPT系统并网控制策略进行研究,针对光伏DC/AC逆变单元,讨论其控制策略。在分析光伏逆变器的分类与原理后,选择三相桥式LC型并网逆变结构作为研究对象,在后级并网环节选择使用电压电流双闭环控制方式,为防止产生谐波分量,采用了 PI调节和SVPWM控制的并网方案。仿真结果表明,此方法能够实现电流以单位功率因数并网,并且将谐波的注入保持在一个较低的水平。


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