摘要：

温室气体大量排放、全球变暖等问题使得极端天气频发,环境带来的挑战愈演愈烈,面对人类社会可持续发展的强烈要求,清洁能源的开发和利用变得更为迫切。在众多的可再生能源中,太阳能以其所具有的清洁、安全、分布广泛以及资源丰富等众多特点,被认为是解决未来能源需求的重要途径。串联型功率优化器结构的光伏发电系统中,每一块光伏组件都与一台功率优化器相连,优化器的输出端串联形成直流母线,后级能量变换器将直流母线上的能量传输给后级系统。该结构能够使得每一台组件工作在最大功率输出状态,且具有变比小、高效、模块化的特点,满足了分布式光伏发电系统的要求,成为了近年来的研究热点。本文深入分析、研究了串联型功率优化器的结构及无通讯的协调控制策略。第一章介绍了光伏发电系统的应用背景与发展方向,对前人工作进行了简要分析与总结,在此基础上提出了一些自己的看法。第二章深入分析了串联型功率优化器的结构和控制策略。功率优化器实现了每台组件的最大功率点跟踪,解决了由部分遮挡带来的热斑效应及功率损失问题。在对串联型光伏功率优化器的拓扑进行分析和对比的基础上,给出了串联型系统MPPT实现的条件。基于此,选取了 Boost电路作为功率优化器的主功率拓扑,完成了电路参数设计、小信号分析及闭环控制器的设计。最后,通过对串联系统启动问题的分析,给出了串联型功率优化器的无通讯启动策略。第三章介绍了一个基于串联功率优化器结构的无人机电源供电系统。无人机平台由于其特殊的应用环境,对供电系统提出了高效率、高功率密度、高可靠性的应用需求。本章所述无人机电源系统由两级构成,前级为串联优化器结构,实现光伏组件的最大功率追踪。后级为Buck变换器,实现能量平衡、电池充电控制以及过压保护等功能。后级变换器通过变母线电压模式、直通模式等策略极大的提高了系统的整机效率。值得说明的是,系统的控制均采用无通讯控制策略,串联优化器之间采用无通讯的启动策略,前后级系统问采用了无通讯的协调控制策略。第四章给出了无人机电源供电系统的仿真结果和实验结果,同时对实验波形进行了分析。

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