光伏发电系统最大功率跟踪及并网逆变器控制研究

作     者：程冰 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付子义

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：最大功率点跟踪 自适应Lévy飞行 果蝇算法 逆变器控制 模型预测控制 

摘      要：光伏并网发电是目前发展相对成熟的一种利用太阳能的方式,为了在系统运行的过程中提高能源转换效率,实现稳定高效的并网,有必要对光伏电池最大功率跟踪环节和并网逆变器的控制环节进行研究,论文主要针对最大功率点跟踪算法和并网逆变器控制策略进行优化改进,具体研究工作如下:(1)以光伏电池的物理特性和工程数学模型为依据,对光伏电池在均匀光照条件下的输出特性和局部阴影条件下的输出特性进行分析,仿真结果验证了光伏电池输出特性随光照强度和电池温度改变的变化趋势,同时也验证了光伏阵列在局部阴影条件下P-V输出曲线的多峰值特性。(2)为了改善最大功率点跟踪算法跟踪速度慢,跟踪精度低,在最大功率点处容易产生震荡,以及在多峰值情况下容易陷入局部最优值的问题,提出改进的MPPT算法Lévy-FOA,将自适应Lévy飞行步长引入果蝇算法,能够扩大算法寻找最大功率点时的搜索范围,抑制早熟的同时提高算法的收敛速度,不同条件下的仿真结果证明,与其他常用算法相比,改进的MPPT算法Lévy-FOA在跟踪速度和精度方面都有一定程度的提高。(3)针对并网逆变器电流控制策略参数设计复杂,动态响应慢,谐波畸变率高的问题,给出了一种解决方案,采用改进的多步模型预测算法对逆变器输出电流进行控制,电流内环的参考值由功率前馈模块与MPPT模块共同提供,该控制策略建模要求低,不依赖参数设计,不需要PWM调制模块生成驱动信号,减少了延迟,仿真结果验证了该方案的可行性,表明了该方案能够提高系统的响应速度,降低谐波畸变率,使系统的并网能力得到一定程度的提升。