太阳能光伏发电技术

前言
第1章绪论1
1.1太阳能及其光伏产业1
1.1.1背景介绍1
1.1.2数据分析2
1.1.3实际应用3
1.2光伏发电系统的技术简介5
1.2.1光伏发电系统的基础6
1.2.2光伏发电系统的结构8
1.3光伏发电的发展应用10
1.3.1国外光伏发电的应用情况10
1.3.2国内光伏发电的应用情况12
1.4光伏发电长期发展规划14
1.4.1国内外光伏发电的激励政策14
1.4.2光伏发电应用分布地图16
1.4.3我国未来光伏发电产能及展望17
1.5国内外大型光伏发电站19
1.5.1五大太阳能光伏电站19
1.5.2特色太阳能光伏电站20
思考题与习题22
第2章光伏电池的基本理论及实验23
2.1光伏电池的工作原理23
2.1.1光生伏特效应23
2.1.2光伏电池的工作过程24
2.2光伏电池的等效电路及数学模型25
2.2.1光伏电池等效电路25
2.2.2实际等效电路的数学模型25
2.2.3光伏电池工程应用数学模型26
2.3光伏电池的基本特性28
2.3.1伏安特性28
2.3.2太阳辐照度特性30
2.3.3温度特性31
2.3.4光谱响应31
2.4光伏电池在MATLAB/Simulink下的建模仿真31
2.4.1MATLAB介绍31
2.4.2Simulink介绍33
2.4.3光伏电池建模35
2.5光伏电池板跟踪控制42
2.5.1天体坐标及相关角度介绍43
2.5.2光伏电池板与太阳间的相关角度45
2.5.3光伏电池板跟踪46
2.6光伏电池伏安特性测试实验52
2.7光伏电池太阳辐照度和温度特性测试实验54
2.8光伏电池局部遮挡输出特性及实验测试55
2.8.1局部阴影条件下光伏阵列的模型55
2.8.2局部阴影条件下光伏阵列输出特性58
2.8.3局部阴影条件下光伏阵列输出特性的实验测试60
思考题与习题62
第3章光伏发电大功率点追踪及实验63
3.1DC-DC变换器原理及数学模型63
3.1.1Boost电路的工作原理63
3.1.2Boost电路的数学模型64
3.2DC-DC变换器在MATLAB/Simulink下的建模仿真67
3.2.1状态空间平均法68
3.2.2基于MATLAB/Power System Blockset的方法70
3.3Boost变换器参数设计71
3.4光伏发电系统大功率点追踪技术73
3.4.1MPPT基本原理73
3.4.2离线MPPT控制方法74
3.4.3在线MPPT控制方法75
3.4.4混合式MPPT控制算法83
3.4.5基于智能控制算法的MPPT84
3.5基于MATLAB/Simulink光伏发电MPPT仿真87
3.6光伏发电系统的大功率点追踪性能仿真分析90
思考题与习题91
第4章离网式光伏发电系统及实验92
4.1后级DC-AC逆变器原理及数学模型92
4.1.1DC-AC逆变器原理92
4.1.2DC-AC逆变电路的数学模型98
4.2离网式光伏发电系统在MATLAB/Simulink下的建模仿真99
4.2.1离网型光伏发电逆变电路的控制策略99
4.2.2基于瞬时值滞环方式离网型光伏发电系统的建模过程100
4.2.3离网式光伏发电系统的仿真分析102
4.3光伏逆变器的硬件设计103
4.3.1直流母线侧电容的参数选取104
4.3.2开关管的选型104
4.3.3LC滤波器设计105
4.3.4核心控制器的选型106
4.3.5控制系统电源模块106
4.3.6信号采样及调理电路的设计106
4.3.7IPM驱动与保护电路的设计110
4.3.8硬件电路抗干扰措施111
4.4离网式发电系统逆变器控制实验111
思考题与习题116
第5章并网式光伏发电系统及实验117
5.1光伏发电系统并网的控制策略117
5.2光伏发电系统并网运行过程中的非常规工况123
5.2.1孤岛效应123
5.2.2低电压穿越128
5.3基于MATLAB/Simulink并网式光伏发电系统建模135
5.3.1空间矢量脉宽调制135
5.3.2锁相环与坐标变换144
5.3.3PID控制器及参数的整定146
5.3.4并网式光伏发电系统建模147
5.4基于MATLAB/Simulink孤岛效应仿真153
5.4.1主动频率偏移(AFD)检测法153
5.4.2带正反馈的主动频率偏移(AFDPF)检测法155
5.4.3孤岛检测方法在MATLAB/Simulink下的建模仿真156
5.4.4并网式光伏发电系统的孤岛效应仿真结果分析162
5.4.5并网式光伏发电系统孤岛效应检测仿真实验164
5.5基于MATLAB/Simulink光伏发电系统低电压穿越仿真165
5.5.1电压对称跌落时逆变器运行特性分析166
5.5.2基于无功支撑的LVRT控制策略分析167
5.5.3控制参数整定168
5.5.4低电压穿越MATLAB/Simulink模型仿真模型搭建168
5.5.5低电压穿越MATLAB/Simulink模型仿真模型结果分析171
思考题与习题175
第6章风光互补发电系统及实验176
6.1风力发电系统176
6.1.1风力发电系统组成结构176
6.1.2风力发电原理177
6.1.3风力发电机种类179
6.1.4风力机大功率追踪180
6.2风电系统运行仿真中的风速与风力机特性模拟183
6.2.1风速模拟模型183
6.2.2基于MATLAB/Simulink的风速模拟185
6.2.3基于直流电动机调速的风力机特性模拟与仿真188
6.3基于永磁同步发电机的离网风力发电系统仿真191
6.3.1永磁同步发电机数学模型与控制原理191
6.3.2基于MATLAB的离网永磁同步风力发电机组仿真195
6.4基于永磁同步发电机的并网风力发电系统仿真199
6.4.1PWM变流器直接功率控制199
6.4.2基于MATLAB的永磁同步风电机组并网仿真203
6.5风光互补发电系统及实验205
6.5.1风光互补发电系统工作原理205
6.5.2风光互补发电系统的建模与运行评估207
6.5.3风光互补发电系统实验208
思考题与习题210
第7章光伏电站性能检测211
7.1光伏发电站发电性能检测技术要求211
7.1.1标准适用范围211
7.1.2实时数据监测、处理与存储211
7.1.3光伏电站总体性能评估211
7.1.4现场测试规则212
7.1.5光伏电站质量检查212
7.1.6光伏电站性能测试213
7.2低电压穿越能力检测方法214
7.2.1检测原则214
7.2.2检测装置214
7.2.3检测准备214
7.2.4空载测试215
7.2.5负载测试215
7.3光伏电站电能质量检测方法216
7.3.1电网条件216
7.3.2三相不平衡度216
7.3.3闪变216
7.3.4谐波、间谐波、高频分量217
7.4有功功率特性检测方法218
7.4.1检测装置218
7.4.2有功功率输出特性检测218
7.4.3有功功率变化检测219
7.4.4有功功率控制能力检测219
7.5无功功率特性检测方法220
7.5.1无功功率输出特性检测220
7.5.2无功功率控制能力检测221
7.6电压/频率响应特性检测方法221
7.6.1电压适应性检测221
7.6.2频率适应性检测222
思考题与习题222
参考文献223