光伏发电技术为太阳能发电的大规模应用提供了技术条件，随着太阳能应用技术的不断提高和各国政府的大力扶持，太阳能光伏发电技术将会得到更广泛的应用。本书是关于光伏发电技术及设计方法研究的一部专著，是作者及其课题组历时十年，在这一研究领域所做工作的总结和深化。书中系统地阐述了光伏发电系统的建模、非线性动力学行为分析与控制方法，全面深入地研究了光伏并网发电的同步、孤岛检测、最大功率点跟踪方法，给出了作者及其合作者一系列理论研究和实验研究成果，并介绍了当前国内外在该领域的研究动态与趋势。
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前言
第1章光伏发电发展概述与基本技术简介1
1.1光伏发电发展概述1
1.1.1光伏发电的发展与优势1
1.1.2国外光伏发电的发展现状与趋势2
1.1.3国内光伏发电产业的发展现状4
1.2光伏发电基本概念与技术简介5
1.2.1光伏离网发电技术5
1.2.2光伏并网发电技术6
1.2.3光伏并网逆变器的结构与种类8
1.2.4最大功率点跟踪控制技术10
1.2.5光伏并网发电的孤岛现象与检测技术10
1.2.6光伏并网发电的同步控制技术11
参考文献11
第2章光伏发电最大功率点跟踪算法与功率优化13
2.1光伏电池的建模与特性仿真研究13
2.1.1光伏电池的等效模型和输出特性13
2.1.2光伏阵列的MATLAB建模与特性仿真14
2.2光伏电池最大功率点跟踪算法16
2.2.1最大功率点跟踪原理16
2.2.2DC/DC变换电路16
2.2.3典型MPPT控制方法简介18
2.2.4改进型变步长扰动观察MPPT算法22
2.2.5基于Boost电路改进型扰动观察的MPPT算法的MATLAB/Simulink建模与仿真23
2.3光伏充电控制器的设计24
2.3.1光伏充电控制器的主体设计方案24
2.3.2蓄电池的充电特性及充电方法25
2.3.3蓄电池充电控制程序设计及PWM控制信号测试26
2.3.4光伏充电控制器的MPPT效率测试及分析28
2.4本章小结29
参考文献30
第3章单相光伏离网逆变器的工作原理与控制方法32
3.1单相光伏离网逆变器的结构与工作状态分析32
3.1.1单相光伏离网逆变器的主回路拓扑结构32
3.1.2单相全桥光伏离网逆变器工作状态分析33
3.2单相光伏离网逆变器的控制策略分析35
3.2.1SPWM控制的基本原理35
3.2.2等面积中心算法38
3.2.3双闭环PI稳压控制方法39
3.2.4电压、电流双闭环PI稳压控制方法仿真40
3.3本章小结41
参考文献41
第4章光伏并网逆变器的同步控制方法42
4.1光伏并网逆变器同步控制方法研究进展简介42
4.2光伏并网逆变器的电流滞环同步控制方法及仿真结果44
4.2.1电流滞环同步控制方法44
4.2.2电流滞环同步控制仿真结果45
4.3基于PI控制器及改进方法的光伏并网逆变器的同步及仿真结果47
4.3.1基于PI控制器的电流同步控制方法及其改进48
4.3.2基于改进PI控制器的电流同步控制方法的控制结果51
4.4基于预测控制的光伏并网电流跟踪同步改进算法52
4.4.1单相光伏并网逆变器输出回路方程建立及其离散化52
4.4.2控制算法设计及其改进55
4.5基于滤波反步法的单相光伏并网逆变器控制系统59
4.5.1基于传统反步法的单相光伏并网逆变器控制系统59
4.5.2滤波反步法设计61
4.5.3滤波反步法稳定性分析62
4.5.4仿真实验结果与分析64
4.6自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统的同步方法与装置70
4.6.1技术背景70
4.6.2自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统同步装置70
4.6.3自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统同步方法71
4.6.4仿真实验结果与分析75
参考文献80
第5章光伏并网逆变器的非线性动力学特性82
5.1概述82
5.2基于BuckDC/DC降压变换的两级式单相全桥光伏并网逆变器83
5.2.1逆变器的电路组成与结构83
5.2.2逆变器的工作原理分析84
5.2.3逆变器的分段光滑状态方程建立84
5.2.4逆变器的分段光滑状态方程的非线性动力学行为88
5.2.5结论与讨论90
5.3基于BoostDC/DC升压变换的两级式单相全桥光伏并网逆变器90
5.3.1逆变器电路与工作原理分析90
5.3.2逆变器的分段光滑状态方程的建立92
5.3.3逆变器分段光滑状态方程动力学行为98
5.3.4内参数对两级式光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响102
5.3.5结论与讨论103
参考文献104
第6章光伏并网发电系统的孤岛现象与检测方法106
6.1孤岛效应的概念与研究意义106
6.2孤岛检测技术的研究现状与发展动态107
6.3孤岛效应的概念与检测原理109
6.3.1孤岛效应的基本概念109
6.3.2孤岛检测的基本原理110
6.4孤岛检测的标准与检测盲区112
6.4.1孤岛检测的标准112
6.4.2检测盲区113
6.5常用的孤岛检测方法简介117
6.5.1基于电网侧的远程孤岛检测方法117
6.5.2基于并网逆变器侧的本地孤岛检测方法118
6.6基于频率偏移的主动式孤岛检测方法及其改进123
6.6.1AFD孤岛检测法123
6.6.2AFDPF孤岛检测法127
6.7改进的AFDPF孤岛检测法129
6.7.1改进的AFDPF孤岛检测法的原理介绍129
6.7.2改进的AFDPF孤岛检测法的盲区分析130
6.8AFD、AFDPF以及改进的AFDPF孤岛检测方法的仿真模型建立及仿真结果130
6.8.1仿真模型建立及仿真参数设定130
6.8.2AFD孤岛检测法的仿真结果及分析131
6.8.3AFDPF孤岛检测法的仿真结果及分析137
6.8.4改进的AFDPF孤岛检测法的仿真结果及分析146
6.9基于模糊控制的APS孤岛检测新方法151
6.9.1APS孤岛检测方法151
6.9.2改进的APS孤岛检测方法152
6.9.3改进的APS孤岛检测方法NDZ分析155
6.9.4模糊控制系统的构建156
6.9.5基于改进的APS孤岛检测方法的建模与仿真分析161
6.9.6小结164
6.10基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法165
6.10.1Morlet复小波变换165
6.10.2基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法166
6.10.3基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法的建模与仿真结果分析168
6.11复小波与实小波变换在孤岛检测中的对比研究173
6.11.1有关参数设置和Morlet复小波与db10实小波的小波函数173
6.11.2仿真结果与分析174
6.12电力系统故障影响下孤岛检测新方法的有效性研究178
6.12.1电力系统故障概述178
6.12.2电力系统故障影响下孤岛检测的有效性分析179
6.13基于一维离散非线性映射的李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法及装置181
6.13.1基于一维离散非线性映射的李雅普诺夫指数变化的孤岛检测的系统组成及检测原理概述181
6.13.2有关参数的计算186
6.13.3孤岛检测流程与检测结果187
6.13.4孤岛检测特性分析188
参考文献189
第7章光伏微网发电技术194
7.1概述194
7.2微网及微网研究进展195
7.2.1微网定义195
7.2.2光伏微网技术研究进展196
7.3基于小世界网络模型的光伏微网系统非线性动力学行为及其同步方法研究202
7.3.1模型与方法203
7.3.2数值计算和分析206
7.3.3结论210
7.4面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步方法210
7.4.1相互耦合混沌系统同步方法211
7.4.2面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步模型与方法211
7.4.3相互耦合同步方法同步稳定性证明212
7.4.4相互耦合同步方法的仿真验证与评价214
参考文献215
第8章1kW单相并网光伏发电系统的软硬件设计220
8.1系统总体结构220
8.1.1硬件设计221
8.1.2DSP核心电路设计221
8.1.3驱动电路设计223
8.1.4信号采集电路设计224
8.1.5辅助电源电路设计225
8.2系统软件设计226
8.2.1系统软件总体结构226
8.2.2相位同步控制的软件设计228
8.2.3电流预测同步控制的软件设计229
8.3实验结果232
8.3.1驱动信号测试实验232
8.3.2电网同步信号测试实验233
8.3.3并网电流及电网电压测试实验234
8.4本章小结236
参考文献237
附录1符号对照表238
附录2缩略词表239
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