基于Z源逆變器的單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著工業(yè)對清潔、可再生能源的需求量越來越大,新能源開發(fā)已經(jīng)變得越來越重要。其中,太陽能因其儲量大、安全系數(shù)高等優(yōu)勢受到了越來越多國家的重視。近幾年,光伏并網(wǎng)發(fā)電技術取得了長足進步,但依然存在很多亟需解決的問題,如光伏電池發(fā)電效率低、諧波含量高、并網(wǎng)電流波形不佳、存在孤島效應等。針對這些問題,論文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,對Z源逆變器及其并網(wǎng)控制策略、光伏最大功率點跟蹤技術、孤島檢測技術進行了深入的研究。在分析傳統(tǒng)光伏逆變器拓撲結構及其存在局限性基礎上,對Z源逆變器進行了研究,闡述了Z源逆變器的升壓原理、換流過程、調(diào)制方法。仿真研究了光伏電池的輸出特性,闡述了光伏最大功率點跟蹤的原理以及傳統(tǒng)控制策略的不足,研究了基于模糊控制的最大功率點跟蹤策略。仿真表明,基于模糊控制的最大功率點跟蹤策略相對于傳統(tǒng)的擾動觀察法控制策略,具有追蹤速度快、輸出功率穩(wěn)定等優(yōu)勢。研究了采用電壓電流雙環(huán)控制的Z源光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),首先研究了Z源逆變器的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略。之后,對并網(wǎng)過程中存在的孤島現(xiàn)象進行了分析,闡述了孤島檢測的原理、檢測方法,提出了基于正反饋的AFD孤島檢測技術。通過Matlab/Simulink仿真分析,驗證了并網(wǎng)策略、孤島檢測方法的可行性?；谌鹚_HD64F2166VTE33V單片機設計了Z源光伏并網(wǎng)逆變器,設計了H橋逆變電路、電網(wǎng)電壓采集電路、驅動電路,并編制系統(tǒng)軟件。實驗結果驗證了理論分析以及仿真研究的正確性。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率點跟蹤 Z源逆變器 并網(wǎng) 孤島檢測
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況9-10
• 1.2.2 國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況10-12
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 論文的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 Z源逆變器17-29
• 2.1 并網(wǎng)逆變器的發(fā)展和現(xiàn)狀17-21
• 2.1.1 并網(wǎng)逆變器的拓撲結構17-19
• 2.1.2 傳統(tǒng)逆變電路拓撲的局限性19-21
• 2.2 Z源逆變器21-27
• 2.2.1 Z源逆變器升壓原理21-24
• 2.2.2 換流過程24-26
• 2.2.3 Z源逆變器的SPWM控制方法26-27
• 2.3 Z源逆變器建模仿真及分析27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第3章 Z源光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT設計29-48
• 3.1 太陽能電池29-35
• 3.1.1 光伏電池的工作原理29-30
• 3.1.2 光伏電池的等效電路30-31
• 3.1.3 光伏電池的特性分析31-35
• 3.2 傳統(tǒng)MPPT分析35-39
• 3.2.1 光伏MPPT原理分析35
• 3.2.2 傳統(tǒng)的MPPT控制算法比較分析35-39
• 3.3 基于模糊控制的MPPT控制策略39-47
• 3.3.1 模糊控制基本原理39-40
• 3.3.2 基于模糊控制的MPPT原理40-41
• 3.3.3 模糊控制器設計41-45
• 3.3.4 仿真分析45-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第4章 Z源光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設計48-63
• 4.1 Z源逆變器并網(wǎng)策略48-56
• 4.1.1 Z源逆變器并網(wǎng)控制原理48-49
• 4.1.2 Z源逆變器電壓電流雙環(huán)控制49-54
• 4.1.3 仿真分析54-56
• 4.2 Z源光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)反孤島措施56-62
• 4.2.1 孤島效應概述56-58
• 4.2.2 孤島效應機理分析58-59
• 4.2.3 基于正反饋的AFD孤島檢測法59-61
• 4.2.4 仿真分析61-62
• 4.3 本章小結62-63
• 第5章 Z源光伏并網(wǎng)逆變器硬件實現(xiàn)63-69
• 5.1 系統(tǒng)硬件設計63-66
• 5.1.1 H橋逆變電路設計63
• 5.1.2 SPWM信號電路設計63-64
• 5.1.3 驅動電路設計64-65
• 5.1.4 電網(wǎng)電壓采樣電路65-66
• 5.2 系統(tǒng)軟件設計66
• 5.3 實驗分析66-68
• 5.4 本章小結68-69
• 第6章 全文總結與展望69-71
• 6.1 本文研究的工作總結69
• 6.2 后續(xù)工作展望69-71
• 參考文獻71-75
• 在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果75-76
• 致謝76

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