基于DSP的單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究

【摘要】：全球能源危機和環(huán)境污染日益嚴重,開發(fā)和利用清潔的可再生能源在未來是必然之勢。太陽能以其資源豐富、可再生和清潔無害等優(yōu)點而備受青睞。太陽能的利用已經(jīng)成為全世界各個國家競相發(fā)展的熱點,光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能光伏利用的未來趨勢,必將得到快速的發(fā)展。因此,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究與設計具有實際意義。本文以單相并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行了全面的理論分析。對并網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、參數(shù)的選擇、最大功率點跟蹤、控制策略以及防止孤島效應等方面作了詳細的分析和研究。論文分析了光伏電池的等效電路和數(shù)學模型,得到光伏電池的輸出特性。利用MATLAB/Simulink仿真軟件對光伏電池的數(shù)學模型進行仿真,分析光伏電池在光照和溫度變化時對輸出特性的影響,為最大功率點跟蹤(MPPT)提供可行性的理論基礎。本文對幾種常用的最大功率點跟蹤控制算法進行了比較和研究,指出各自的優(yōu)缺點。并對電導增量算法進行了改進。本文分析了逆變器的主電路拓撲和控制方法。針對電路結(jié)構(gòu)的特點,進行了電路主要器件參數(shù)、濾波器參數(shù)的設計。分析了常用的電流控制方法,并進行了仿真驗證。對電流滯環(huán)控制進行了改進,與通用滯環(huán)控制進行了分析對比。仿真結(jié)果驗證了所提出的控制策略的有效性與可靠性?；赥MS320LF28335設計出單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的主控制電路,包括,最小系統(tǒng),時鐘電路、驅(qū)動電路、采樣電路等。詳細闡述了DC/DC和DC/AC電路的控制過程。根據(jù)并網(wǎng)逆變器的鎖相原理構(gòu)建基于TMS320LF28335并網(wǎng)逆變器的數(shù)字鎖相,使并網(wǎng)電流能夠?qū)崟r跟蹤電網(wǎng)電壓,實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件電路設計和控制策略。分析了孤島效應的發(fā)生機理,闡述了主動式和被動式檢測孤島檢測的優(yōu)缺點。利用Matlab/Simulink對主動頻率偏移法(AFD)和帶正反饋主動頻率偏移法(AFDPF)進行了仿真分析,仿真結(jié)果驗證了AFDPF法的快速性和有效性。 【關鍵詞】：最大功率點跟蹤 DC-DC變換器 滯環(huán)控制 鎖相
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：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)電的背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分類13-16
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類13-16
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-19
• 第2章 光伏電池特性及最大功率點跟蹤研究19-35
• 2.1 光伏電池的概述19-21
• 2.1.1 太陽能電池原理及分類19-20
• 2.1.2 市場上主要光伏電池的比較20-21
• 2.2 光伏電池的基本特性21-25
• 2.2.1 光伏陣列等效電路21-23
• 2.2.2 光伏電池的輸出特性23-25
• 2.3 光伏發(fā)電最大功率點跟蹤原理分析25-26
• 2.4 最大功率點跟蹤法的比較分析26-32
• 2.4.1 恒定電壓法26-27
• 2.4.2 擾動觀察法27-29
• 2.4.3 電導增量法29-32
• 2.5 自適應步長電導增量法的仿真研究32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 光伏并網(wǎng)逆變器的研究35-53
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理與控制35-36
• 3.1.1 光伏并網(wǎng)逆變電路原理35
• 3.1.2 并網(wǎng)逆變器控制方式分類35-36
• 3.2 基于SPWM的電流控制36-41
• 3.2.1 SPWM控制策略電流內(nèi)環(huán)37-38
• 3.2.2 SPWM控制策略電網(wǎng)電壓前饋38-40
• 3.2.3 電流內(nèi)環(huán)仿真分析40-41
• 3.3 電流滯環(huán)控制41-45
• 3.3.1 電流滯環(huán)控制的原理及數(shù)學分析41-44
• 3.3.2 電流滯環(huán)控制仿真分析44-45
• 3.4 改進的電流滯環(huán)控制研究45-50
• 3.4.1 自適應準恒頻電流滯環(huán)控制分析45-47
• 3.4.2 自適應準恒頻電流滯環(huán)仿真研究47-50
• 3.5 并網(wǎng)逆變器數(shù)字鎖相研究50-52
• 3.5.1 鎖相環(huán)工作原理50-51
• 3.5.2 數(shù)字鎖相原理及實現(xiàn)51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 光伏系統(tǒng)參數(shù)計算與硬件設計53-67
• 4.1 系統(tǒng)技術參數(shù)53
• 4.2 BOOST電路參數(shù)計算53-56
• 4.3 并網(wǎng)逆變電路主要參數(shù)設計56-58
• 4.4 硬件電路設計58-66
• 4.4.1 IGBT驅(qū)動電路設計58-60
• 4.4.2 信號采樣電路設計60-63
• 4.4.3 控制電路設計63-65
• 4.4.4 逆變主電路設計65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第5章 孤島效應及防止策略67-81
• 5.1 孤島效應的含義及危害67-68
• 5.2 孤島效應的機理及檢測標準68-70
• 5.2.1 孤島效應的機理分析68-69
• 5.2.2 孤島效應檢測標準69-70
• 5.3 孤島效應的檢測與防止70-76
• 5.3.1 孤島效應的被動式檢側(cè)70-72
• 5.3.2 孤島效應的主動式檢測72-76
• 5.4 主動頻率偏移法仿真研究76-79
• 5.4.1 AFD法的具體實現(xiàn)76-77
• 5.4.2 AFD法仿真參數(shù)設置及結(jié)果分析77-79
• 5.4.3 基于正反饋的主動頻率偏移法(AFDPF)仿真分析79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87

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