單相并網(wǎng)型太陽能微型逆變系統(tǒng)的仿真及控制研究

【摘要】：在世界能源形勢愈發(fā)緊張的情況下，各國家都在大力發(fā)展清潔能源，其中光伏能源儲(chǔ)量巨大、綠色無污染，已經(jīng)成為清潔能源中的一個(gè)重要發(fā)展方向。典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏電池、并網(wǎng)逆變器、保護(hù)裝置等組成。光伏電池是由太陽能轉(zhuǎn)換為電能的直接元件，并網(wǎng)逆變器負(fù)責(zé)將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能并入電網(wǎng)，保護(hù)裝置用于保護(hù)發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行。本文主要對當(dāng)前比較流行的單相光伏微型逆變系統(tǒng)及其仿真做了研究。 單相光伏微型逆變系統(tǒng)屬于分布式發(fā)電系統(tǒng)，其主要特定是容量小，效率高，便于拓展，控制容易，成本低。本文首先分析了單相微型逆變器在國內(nèi)外的發(fā)展背景以及研究現(xiàn)狀。介紹了單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，包括最大功率跟蹤技術(shù)、孤島效應(yīng)檢測方法等。詳細(xì)分析對比了幾種單相光伏逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上介紹了本設(shè)計(jì)中采用的基于反激變換器的單相光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與工作原理。 逆變器并網(wǎng)采用電流型控制方式，控制器控制輸出電流始終與電網(wǎng)電壓保持同頻率、同相位，為此，在電流控制環(huán)路中采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行電流跟蹤。根據(jù)單相并網(wǎng)逆變器各組成部分的工作原理，詳細(xì)分析計(jì)算了光伏電池、反激變換器、控制器等的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此利用Matlab軟件建立了并網(wǎng)逆變器的仿真模型。 根據(jù)所建立的Matlab仿真模型，進(jìn)行了微型逆變器的發(fā)電實(shí)驗(yàn)仿真，通過觀察實(shí)驗(yàn)輸出波形不斷調(diào)節(jié)PI控制器參數(shù)，使逆變器輸出達(dá)到并網(wǎng)要求。記錄并分析了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果證明了所建立模型仿真速度快、結(jié)果輸出正確、能夠完整的反應(yīng)逆變器的工作過程。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 微型逆變器 Matlab仿真 反激變換器
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 光伏微型逆變器在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外光伏微型逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏微型逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容11-13
• 第2章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)分析13-24
• 2.1 光伏電池板原理及特性13-15
• 2.1.1 光伏電池板的原理13-14
• 2.1.2 光伏電池板的特性14-15
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)分析15-17
• 2.2.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)描述15-16
• 2.2.2 光伏逆變器電流源并網(wǎng)16
• 2.2.3 光伏逆變器電壓源并網(wǎng)16-17
• 2.2.4 并網(wǎng)控制方法與策略17
• 2.3 最大功率點(diǎn)跟蹤17-20
• 2.3.1 最大功率跟蹤原理17-18
• 2.3.2 擾動(dòng)觀察法18-19
• 2.3.3 電導(dǎo)增量法19-20
• 2.4 孤島效應(yīng)20-23
• 2.4.1 內(nèi)部有源檢測法21-22
• 2.4.2 內(nèi)部無源檢測法22
• 2.4.3 外部檢測法22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 單相光伏微型逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略24-37
• 3.1 單相光伏微型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)24-27
• 3.1.1 單相光伏并網(wǎng)逆變器的分類24-26
• 3.1.2 單相光伏微型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 3.2 DC/DC 變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略27-33
• 3.2.1 反激變換器的結(jié)構(gòu)27-28
• 3.2.2 反激變換器工作過程分析28-30
• 3.2.3 DC/DC 變換控制策略30-33
• 3.3 全橋逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略33-36
• 3.3.1 逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)33-35
• 3.3.2 逆變電路控制策略35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 單相光伏微型逆變器并網(wǎng)控制及模型研究37-44
• 4.1 微型逆變器并網(wǎng)控制37-38
• 4.2 反激變換器模型38-40
• 4.3 控制器模型40-42
• 4.4 光伏電池板及正弦參考模型42-43
• 4.4.1 光伏電池板模型42
• 4.4.2 正弦參考模型42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第5章 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn)44-50
• 5.1 單相光伏微型逆變器功率拓展44
• 5.2 單相光伏微型逆變器仿真模型44-46
• 5.2.1 微型并網(wǎng)逆變器模型44-45
• 5.2.2 微型逆變器仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>45-46
• 5.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-49
• 5.3.1 光伏電池板仿真波形46
• 5.3.2 參考電流波形46-47
• 5.3.3 控制器輸出波形47
• 5.3.4 微型逆變器輸出波形47-49
• 5.4 本章小結(jié)49-50
• 第6章 總結(jié)與展望50-52
• 6.1 總結(jié)50
• 6.2 發(fā)展與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果55-56
• 致謝56

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