摘 要

人类的发展，与能源的利用是息息相关的。在目前的能源消费结构中，传统能源仍然占了绝大多数份额，可喜的是，新能源占据的比重却一年比一年多。其中太阳能因为其存储量是无限大的，而且具有很多优点，受到的关注越来越多，因而对太阳能发电的技术研究得越来越多。

太阳能光伏发电是太阳能发电是一中最为普遍的形式，通过光伏电池，将太阳能转化成广大电气设备能够直接使用的电能。逆变器，是整个系统最为重要的一环，它的性能好与坏决定着整个系统的好与坏。光伏逆变器，根据分类方式的不一样，有着诸多的种类。本文根据有无隔离系统，将逆变器进行了分类，并对一些逆变器的结构进行了分析，最终选定了多级式电压型光伏并网逆变器。

根据光伏电池的输出特性，讨论了MPPT控制技术，本文介绍电导增量法以及扰动观察法，并且最终选定电导增量法，在系统的前级进行MPPT控制；在系统的后级，采用基于电网电压定向的矢量控制策略，来实施对逆变器输出的并网控制。最后通过设计锁相环以及LCL滤波器，来提高逆变输出电压与电流的质量，改善输入电网的电能质量。最后根据设计的方案，在MATLAB中，对系统进行了仿真，结果表明基于电网电压定向控制矢量控制策略和锁相环，能够准确的对电压的相位进行跟踪，并且能够取得较好的效果。

关键词：光伏电池；MPPT控制；电导增量法；电网电压定向

Abstract

Human development, and the use of energy is closely related. In the current energy consumption structure, the traditional energy still accounts for the vast majority of share, gratifying is that the proportion of new energy accounted for more than a year more than a year. The solar energy because of its storage capacity is infinite, and has many advantages, more and more attention, so the solar power technology research more and more.

Solar photovoltaic power generation is the most common form of solar power generation, through the photovoltaic cells, the solar energy into the majority of electrical equipment can be used directly to the power.Inverter, is the most important part of the whole system, its performance is good and bad determines the whole system is good or bad.PV inverter, according to the classification of different, there are many types. In this paper, according to the isolation system, the inverter is classified, and some of the inverter structure was analyzed, the final selection of multi-stage voltage-type photovoltaic grid-connected inverter.

According to the output characteristics of photovoltaic cells, the MPPT control technology is discussed. This paper introduces the conductance increment method and the disturbance observation method, and finally selects the conductance increment method, carries on the MPPT control in the system front level;At the end of the system, the vector control strategy based on grid voltage orientation is used to implement the grid connection control of the inverter output.And then through the design of phase-locked loop and LCL filter, to improve the inverter output voltage and current quality, improve the power quality in the grid.Finally, according to the design scheme, the simulation of the system is carried out in MATLAB. The results show that the vector control strategy and the phase locked loop based on the grid voltage control can accurately track the phase of the voltage and achieve better results.

Key words: photovoltaic cell；MPPT control；conductivity increment method； grid voltage orientation

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题的研究背景 1

1.2太阳能发电产业的发展与国内外光伏产业的现状 1

1.3光伏并网发电系统的简介 2

1.3.1光伏发电系统组成 2

1.3.2光伏发电系统分类 3

1.4本文主要的研究内容与方向 5

第2章 光伏并网逆变器的主电路设计 6

2.1逆变器的结构及其工作原理 6

2.2光伏并网逆变器的分类 6

2.2.1隔离型光伏并网逆变器 6

2.2.2非隔离型光伏并网逆变器 7

2.3电压型逆变器与电流型逆变器 8

2.3.1电压型逆变电路 9

2.3.2电流型逆变电路 9

2.4本章小结 11

第3章 光伏电池输出特性及MPPT技术研究 12

3.1光伏电池工作原理与特性分析 12

3.1.1光伏电池的构成以及发电原理 12

3.1.2光伏电池等效电路与数学模型 13

3.1.3光伏电池的输出特性分析 14

3.2两级式并网逆变器mppt控制技术 15

3.2.1MPPT原理 15

3.2.2MPPT算法 15

3.3前级boost电路原理 20

3.4前级MPPT电路的仿真 21

3.5本章小结 23

第4章 光伏并网逆变器的控制策略 24

4.1光伏并网逆变器控制策略概述 24

4.2基于电网电压定向的矢量控制 25

4.3锁相环的原理 27

4.4并网滤波器的选取 28

4.5光伏发电并网系统仿真 29

4.6本章小结 32

第5章 总结与展望 33

参考文献 34

致谢 35

第1章 绪论

1.1课题的研究背景

人类的发展，与能源是息息相关的，人类的进步以及社会的发展都是建立在能源的利用上的，可以说，没有能源的利用，就没有人类的今天。自第二次科技革命以来，人们对能源的利用方式以及对能源需求逐渐增多，从当初的简单利用煤炭，石油，到现在使用的天然气，电能，核能等等都展现着人类的进步。但是，伴随着能源的大力开发，社会目前的主要能源石油，天然气，煤炭等常规能源显示出的问题越来越多，比如它们能够造成环境污染，并且不再生等等。因而目前，人们迫切的需要找寻一些能源，来替代诸于石油等化石能源的作用。