摘要
当前光伏发电系统存在转换效率低、光伏发电质量差等问题，如何高效、高质量地利用太阳能已成为国内外学者的研究重点。在总结国内外研究现状的基础上，本文以双级式光伏发电系统为研究对象，针对目前最大功率点跟踪控制策略存在的问题，提出了一种改进布谷鸟算法MPPT控制策略，并在后级并网中采用电流双闭环控制来消除谐波。该控制策略提高了光伏系统整体发电性能，且输出电压、电流满足电能质量要求，具体研究内容如下： 首先，较为系统性地阐述了光伏电池的基本工作原理，研究了在不同温度、光照强度下单个光伏电池的输出特性；同时以多个光伏电池串联后形成的光伏阵列作为研究对象，研究了五个光伏电池经串联后的光伏阵列在不同遮光条件下的输出特性，研究结果表明：在遮光情况下，光伏阵列的输出特性曲线上会出现多峰值现象，其中仅有一个全局最大功率点。 其次，阐述了扰动观察法和电导增量法两种常用的MPPT控制算法的原理及工作流程，针对传统算法全局搜索能力差，无法兼顾收敛速度、跟踪精度等弊端，引出了一种智能优化算法——布谷鸟算法。针对布谷鸟算法后期收敛速度慢的问题提出了一种改进的布谷鸟算法，保留其全局搜索能力，利用布谷鸟算法快速收敛到全局最大功率点附近，之后将算法切换为变步长电导增量法，兼顾收敛速度和跟踪精度，并与粒子群算法、灰狼算法、布谷鸟算法MPPT相比较。在MATLAB/Simulink中搭建四种算法MPPT仿真模型，通过在两种不同遮荫条件下的仿真结果表明：改进的布谷鸟算法将平均跟踪效率提高到99.99％，跟踪时间缩短到0.21s。该算法相比于其他智能算法，具有全局寻优能力强、收敛速度快、功率波动小、跟踪精度高的优点，仿真结果和数据分析验证了本文所提出改进的布谷鸟算法的可行性和有效性。 最后，针对光伏发电系统中存在大量谐波的问题，采用一种基于SVPWM调制方式的电流双闭环控制策略，在抑制由电子器件关断所产生的谐波的同时提高系统的稳定性。通过Matlab/Simulink仿真验证可知：基于改进布谷鸟算法MPPT下的光伏发电系统可以提高整体发电性能，光伏系统整体发电性能，并网电流、电压以及相应谐波均满足电网并网要求，仿真验证了该并网控制策略的正确性、优越性以及合理性。
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