基于光伏智能功率模塊的單相光伏并網系統(tǒng)研究

【摘要】： 隨著經濟的發(fā)展和社會的進步,能源需求日益增長,常規(guī)能源越來越供不應求。同時,常規(guī)能源的大量使用造成了世界范圍內的環(huán)境污染和生態(tài)惡化。因此新能源的開發(fā)和應用成為當今世界發(fā)展的必然趨勢。太陽能是一種十分具有潛力的新能源,光伏發(fā)電是當前利用太陽能的主要方式之一。太陽能光伏發(fā)電對緩解能源危機和減少環(huán)境污染具有重要的意義,并具有廣闊的應用前景。本文針對光伏并網系統(tǒng)的若干關鍵技術進行了研究。 論文詳細分析了各種最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制方法的優(yōu)缺點。針對廣泛應用的電導增量法步長過小會使跟蹤速度變慢、步長太長又會使系統(tǒng)振蕩加劇影響跟蹤精度的缺點,給出一種變步長的改進控制策略,達到跟蹤速度和精度最佳平衡。經過分析選用Matlab/Simulink和PLECS軟件對改進算法進行了仿真研究。為了仿真需要本文建立了光伏陣列的通用模型,現有的很多電池模均需要一些非制造廠商很難獲得的參數,建模難度較大,本論文的通用模型只需要電池廠商提供的五個常規(guī)參數即可獲得光伏陣列的輸出特性曲線。 針對光伏并網系統(tǒng)電流控制問題,本文通過對系統(tǒng)傳遞函數的分析,詳細探討了傳統(tǒng)PI校正三角波比較電流控制方法的控制性能,指出其在跟蹤正弦波指令信號時存在一定的誤差。在此基礎之上,提出一種將電網干擾和參考電流輸入相統(tǒng)一、PI控制和重復控制結合的復合型控制器,給出了其理論依據、實現方法和控制性能。仿真分析顯示其誤差較小,只有常規(guī)PI控制的34%和32%。 為了驗證理論分析的正確性和仿真研究的有效性,本文建立了光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺。以TMS320LF2407A信號處理器為主控芯片對其進行了軟硬件設計,以光伏專用智能功率模塊PV-IPM為基礎設計了系統(tǒng)的主電路并進行了參數計算,進行了實驗調試并對實驗結果進行了分析。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 并網逆變器 最大功率點跟蹤 電流控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 選題背景及研究意義8-9
• 1.2 光伏并網發(fā)電的發(fā)展與應用9-11
• 1.2.1 國外光伏并網發(fā)電的發(fā)展9-10
• 1.2.2 國內光伏并網發(fā)電的現狀及展望10-11
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本構成11-13
• 1.4 光伏并網發(fā)電的關鍵技術問題及研究現狀13-17
• 1.4.1 系統(tǒng)架構和拓撲13-14
• 1.4.2 最大功率點跟蹤控制14-15
• 1.4.3 電流并網控制策略15-17
• 1.5 本論文的主要工作17-18
• 2 光伏并網系統(tǒng)MPPT 控制策略18-40
• 2.1 固定陣列最佳傾角的確定18-22
• 2.1.1 計算方法19-20
• 2.1.2 計算結果分析20-22
• 2.2 光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法22-32
• 2.2.1 基于優(yōu)化的數學模型的MPPT 控制方法22-23
• 2.2.2 基于擾動的自尋優(yōu)式MPPT 控制方法23-25
• 2.2.3 基于智能處理方法和其他非線性控制策略的MPPT 控制方法25-29
• 2.2.4 基于輸出端控制的MPPT 控制方法29-32
• 2.2.5 選擇光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法時應考慮的問題32
• 2.3 光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法研究發(fā)展方向32-33
• 2.4 改進的增量電導法33-40
• 2.4.1 控制思想和程序流程圖33-34
• 2.4.2 仿真環(huán)境介紹與光伏陣列通用模型34-37
• 2.4.3 改進電導增量法仿真研究37-40
• 3 單相兩級式并網系統(tǒng)后級逆變橋的控制策略40-55
• 3.1 并網逆變器的傳遞函數模型與校正40-47
• 3.1.1 并網逆變器后級主電路拓撲結構40-41
• 3.1.2 三角波比較電流控制逆變器模型41-42
• 3.1.3 電網干擾補償校正42-44
• 3.1.4 基于PI 控制的電流環(huán)44-46
• 3.1.5 參考電流輸入補償校正46-47
• 3.2 改進的并網控制策略47-55
• 3.2.1 電網干擾輸入與參考電流輸入的統(tǒng)一47-49
• 3.2.2 重復控制49-51
• 3.2.3 基于PI 控制和重復控制的復合型控制策略51-52
• 3.2.4 改進的并網控制策略仿真研究52-55
• 4 基于DSP 和PV-IPM 的單相兩級并網系統(tǒng)的設計55-74
• 4.1 總體設計方案55-56
• 4.2 基于PV-IPM 的主電路設計56-63
• 4.2.1 光伏專用PV-IPM 模塊及外圍電路設計56-58
• 4.2.2 主電路參數計算58-63
• 4.3 基于DSP 的控制部分硬件設計63-67
• 4.3.1 微處理器的選擇63-64
• 4.3.2 數據采集信號調理電路64-67
• 4.3.3 捕獲電路原理67
• 4.4 基于DSP 的控制部分軟件設計67-74
• 4.4.1 軟件開發(fā)環(huán)境和資源分配67-68
• 4.4.2 子程序時序安排和系統(tǒng)中斷分配68-70
• 4.4.3 微機控制SPWM 波的生成70-71
• 4.4.4 系統(tǒng)程序流程圖71-74
• 5 實驗調試及結果分析74-80
• 5.1 驅動板和數據采集板調試74-77
• 5.2 逆變器運行實驗調試77-80
• 6 總結與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-89
• 附錄A：作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文及參與的科研項目89-90
• 附錄B：單相光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺圖片90

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