單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略及鎖相環(huán)技術(shù)的研究

【摘要】：近年來(lái)“霧霾”、“PM2.5”、“口罩”等等有關(guān)空氣質(zhì)量的詞頻頻出現(xiàn)在公眾的視野中,環(huán)境污染問(wèn)題正嚴(yán)重影響著人們的正常生活。而環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生與化石燃料等不可再生能源的利用息息相關(guān),同時(shí)不可再生能源過(guò)度開(kāi)采,使其資源儲(chǔ)量迅速減少?，F(xiàn)如今,能源的枯竭與環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)引起當(dāng)前政府的重視,一系列鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)新能源的政策正逐步實(shí)施。針對(duì)光伏發(fā)電領(lǐng)域,發(fā)改委發(fā)布關(guān)于完善太陽(yáng)能光伏發(fā)電上網(wǎng)補(bǔ)助電價(jià)政策的通知,為規(guī)范太陽(yáng)能光伏發(fā)電價(jià)格管理,對(duì)非招標(biāo)太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目實(shí)行全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)。太陽(yáng)能作為經(jīng)濟(jì)、清潔的新能源受到了人們前所未有的關(guān)注。為使太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研制則是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。針對(duì)光伏電池轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題,本文也是通過(guò)最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法來(lái)解決。先是分析了光伏電池的光伏特性,并從最大功率跟蹤控制算法(MPPT)入手,對(duì)當(dāng)前主流的控制算法展開(kāi)研究,同時(shí)為了得到動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性能更優(yōu)的功率輸出結(jié)果,提出了一種改進(jìn)的基于模糊控制的擾動(dòng)觀察法的方法,并做了仿真驗(yàn)證。為了保證逆變器正常工作的同時(shí)給電網(wǎng)提供電能質(zhì)量更優(yōu)的電能,必須設(shè)計(jì)性能良好的相位同步電路。在眾多的相位同步方法中,鎖相環(huán)因其良好的相位同步性能成為人們常用的一種相位同步技術(shù)。為了將鎖相環(huán)技術(shù)應(yīng)用到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,本文對(duì)當(dāng)前主流的軟件鎖相環(huán)算法進(jìn)行研究,層層展開(kāi), 透徹分析了鎖相環(huán)算法是如何實(shí)現(xiàn)的,并通過(guò)Matlab仿真軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。為了進(jìn)一步通過(guò)DSP開(kāi)發(fā)板進(jìn)行軟件鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,需將所提理論和DSP的開(kāi)發(fā)環(huán)境相結(jié)合,從而引入了直流偏置問(wèn)題。為了解決直流偏置問(wèn)題對(duì)鎖相環(huán)的影響,本文在對(duì)比分析了增加直流控制環(huán)法和減去直流分量法這兩種去直流偏置的方法基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)的減去直流分量法,該方法更為簡(jiǎn)單且動(dòng)態(tài)性能更加。并網(wǎng)逆變控制策略是實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一, 本文采用當(dāng)前主流的H6橋逆變結(jié)構(gòu)、LCL濾波結(jié)構(gòu)的逆變器,分析了其數(shù)學(xué)模型及存在的問(wèn)題,提出基于準(zhǔn)PR控制的三環(huán)控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流的控制。 【關(guān)鍵詞】：單相 MPPT PLL 控制策略 LCL
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究背景與現(xiàn)狀11-13
• 1.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究背景11
• 1.1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)13
• 1.2 鎖相環(huán)簡(jiǎn)介13-16
• 1.2.1 鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.2.2 鎖相環(huán)技術(shù)的研究意義14
• 1.2.3 鎖相環(huán)的組成及工作原理14-16
• 1.3 論文所做的主要工作16-19
• 第2章 基于改進(jìn)的模糊控制擾動(dòng)觀察法的最大功率點(diǎn)跟蹤控制19-37
• 2.1 太陽(yáng)能光伏特性及其仿真模型19-23
• 2.2 DC-DC變換器23-25
• 2.3 光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤的方法25-35
• 2.3.1 MPPT工作原理25-26
• 2.3.2 固定電壓法(CVT)26-27
• 2.3.3 擾動(dòng)觀察法27-29
• 2.3.4 電導(dǎo)增量法29
• 2.3.5 基于模糊控制的擾動(dòng)觀察法29-31
• 2.3.6 改進(jìn)的模糊控制擾動(dòng)觀察法31-33
• 2.3.7 MPPT算法的仿真分析33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 改進(jìn)的單相軟件鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)及其仿真分析37-61
• 3.1 瞬時(shí)無(wú)功理論簡(jiǎn)介37-38
• 3.2 基于瞬時(shí)無(wú)功理論的三相軟件鎖相環(huán)38-39
• 3.3 基于瞬時(shí)無(wú)功理論的單相軟件鎖相環(huán)39-50
• 3.3.1 基于廣義二階積分器的正交向量40-42
• 3.3.2 單相軟件鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型與性能分析42-44
• 3.3.3 單相軟件鎖相環(huán)的誤差分析44-45
• 3.3.4 改進(jìn)的廣義二階積分器的仿真分析45-50
• 3.4 基于改進(jìn)的單相軟件鎖相環(huán)仿真分析50-55
• 3.4.1 電網(wǎng)電壓正常情況50-51
• 3.4.2 電網(wǎng)電壓畸變情況51-53
• 3.4.3 電網(wǎng)電壓跌落情況53-55
• 3.5 單相軟件鎖相環(huán)的離散化55-59
• 3.5.1 正、反向差分變換法55-56
• 3.5.2 二階積分器變換法56-57
• 3.5.3 雙線性變換法57-59
• 3.6 本章小結(jié)59-61
• 第4章 單相軟件鎖相環(huán)的軟硬件設(shè)計(jì)61-69
• 4.1 鎖相環(huán)硬件電路設(shè)計(jì)61-64
• 4.1.1 電壓檢測(cè)與信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)61-63
• 4.1.2 ICETEK-F2812-A開(kāi)發(fā)板63-64
• 4.2 鎖相環(huán)軟件程序設(shè)計(jì)64-66
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 單相光伏并網(wǎng)逆變控制策略69-87
• 5.1 并網(wǎng)逆變控制方式69
• 5.2 并網(wǎng)逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)69-71
• 5.2.1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選取69-70
• 5.2.2 逆變側(cè)濾波器結(jié)構(gòu)的選取70-71
• 5.3 并網(wǎng)逆變電路的數(shù)學(xué)模型71-74
• 5.3.1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型71-72
• 5.3.2 逆變側(cè)濾波器結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型72-74
• 5.4 LCL濾波器的諧振問(wèn)題與解決方法分析74-78
• 5.4.1 無(wú)源阻尼法75-76
• 5.4.2 有源阻尼控制法76
• 5.4.3 間接控制法76-77
• 5.4.4 并網(wǎng)電流與電容電流雙閉環(huán)控制法77-78
• 5.5 電流控制器性能分析78-83
• 5.5.1 基于PI的電流控制器78-80
• 5.5.2 基于PR的電流控制器80-82
• 5.5.3 基于準(zhǔn)PR的電流控制器82-83
• 5.6 基于準(zhǔn)PR控制的三環(huán)控制策略83-85
• 5.7 本章小結(jié)85-87
• 第6章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 工作總結(jié)87
• 6.2 展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-97
• 攻讀碩士期間所做工作97

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