基于MCU控制的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】：隨著人類社會的不斷發(fā)展,人們對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高,保護環(huán)境的呼聲不斷,與此同時隨著不可再生能源的慢慢耗盡,國家及社會對可再生能源、新能源的需求更加強烈。而在那些可用于發(fā)電的如太陽能、風能、生物質(zhì)能、潮汐能等清潔能源中,太陽能有著顯著的優(yōu)勢。光伏發(fā)電是21世紀最熱門的能源技術(shù)之一,是未來世界能源和電力的主要來源,是解決人類能源危機的重要手段,受到人們的廣泛關(guān)注。作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器主要作用是將光伏電池陣列所產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為符合國家電網(wǎng)要求的交流電,并把該交流電饋送到國家電網(wǎng)中,補給國家電網(wǎng)需求。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器在太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中起著非常重要的作用,整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)能否安全、可靠、穩(wěn)定、高效地運行很大程度上取決于逆變器性能的好壞,并且在決定整個系統(tǒng)使用壽命的主要因素中占有重要分量。因此,推進光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的深入研究在促進和推廣太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用方面起著至關(guān)重要的作用。論文根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究進展現(xiàn)狀,并闡述了研究和推廣光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在高效利用新能源的現(xiàn)實意義。首先,論文著重介紹光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)、工作原理,分析了幾種傳統(tǒng)光伏逆變器的優(yōu)缺點,在此基礎(chǔ)上確定實施方案。在滿足光伏逆變器基本性能的前提下,本論文設(shè)計增加了過壓保護、過流保護等一系列保護電路,并利用MCU控制器對相應(yīng)的電壓、電流進行實時監(jiān)控,保證光伏逆變系統(tǒng)最大功率輸出。其次,通過深入剖析系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù),提出了包括新型拓撲結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率的提高、智能化并網(wǎng)控制技術(shù)、檢測技術(shù)、最大功率點跟蹤控制(MPPT)、孤島效應(yīng)偵測與保護等一系列理論研究,為本文光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。進而通過相關(guān)理論研究和系統(tǒng)模塊設(shè)計,完成系統(tǒng)的主要功能電路設(shè)計和MCU程序設(shè)計。再根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案完成整個系統(tǒng)的整合、裝配,并對系統(tǒng)進行了功能測試,各個指標均達到預(yù)先設(shè)定值。在安全、可靠傳輸電能的前提下,滿足光伏發(fā)電的高質(zhì)量、高效率并入電網(wǎng)的要求,同時提高系統(tǒng)整體效率、降低制造成本。最后,針對光伏并網(wǎng)逆變器的不足展開闡述并做出進一步研究規(guī)劃,并對其發(fā)展前景進行了展望。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 逆變器 MCU控制器 系統(tǒng)設(shè)計 MPPT
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 光伏發(fā)電在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 光伏產(chǎn)業(yè)整體現(xiàn)狀13
• 1.2.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在國外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 光伏發(fā)電在國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 逆變器在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 Z源逆變器的發(fā)展歷程及特點16-17
• 1.4 本文主要工作17-18
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排18
• 1.6 本章小結(jié)18-19
• 第二章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)19-31
• 2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成19
• 2.1.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作機理19-20
• 2.2 Z源型逆變器電路拓撲20-23
• 2.2.1 常規(guī)型逆變器的電路拓撲20-22
• 2.2.2 Z源逆變器的電路拓撲22
• 2.2.3 本次設(shè)計逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 太陽能電池陣列最大功率點追蹤控制23-27
• 2.3.1 太陽能電池特性23-25
• 2.3.3 什么是最大功率點追蹤25-26
• 2.3.4 開環(huán)MPPT方法26
• 2.3.5 閉環(huán)MPPT方法26-27
• 2.4 保護技術(shù)27-29
• 2.5 孤島效應(yīng)保護29-30
• 2.5.1 什么是孤島效應(yīng)29
• 2.5.2 并網(wǎng)孤島效應(yīng)的偵測方法和實現(xiàn)29-30
• 2.6 系統(tǒng)開發(fā)工具的選擇30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的各電路功能模塊31-47
• 3.1 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)方案設(shè)計31
• 3.2 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)Z源逆變器設(shè)計31-36
• 3.2.1 電壓型Z源逆變器設(shè)計31-33
• 3.2.2 電壓型Z源逆變器設(shè)計技術(shù)問題33-36
• 3.3 逆變?nèi)珮蚬β势骷布?qū)動電路設(shè)計36-37
• 3.4 檢測電路設(shè)計37-40
• 3.4.1 短路檢測37
• 3.4.2 交流并網(wǎng)電流的檢測37-38
• 3.4.3 電網(wǎng)電壓的檢測38
• 3.4.4 直流側(cè)電流與電壓的檢測38-39
• 3.4.5 反激電流檢測39-40
• 3.5 光伏并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計40-46
• 3.5.1 控制系統(tǒng)硬件電路原理設(shè)計40-41
• 3.5.2 TMS320LF2407芯片的基本特點和資源配置[49]41-43
• 3.5.3 TMS320LF2407芯片引腳功能簡介43-44
• 3.5.4 TMS320LF2407中ADC轉(zhuǎn)換模塊44-45
• 3.5.5 信號檢測模塊電路45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制電路軟件設(shè)計47-65
• 4.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)、工具及特點47
• 4.2 控制電路軟件模塊設(shè)計47-50
• 4.3 控制系統(tǒng)的主程序設(shè)計50-53
• 4.4 初始化模塊程序設(shè)計流程圖53-56
• 4.5 中斷處理程序的設(shè)計56-59
• 4.6 SPWM控制程序設(shè)計59-62
• 4.7 并網(wǎng)孤島效應(yīng)的偵測方法與實現(xiàn)62-64
• 4.8 本章小結(jié)64-65
• 第五章 系統(tǒng)仿真與實現(xiàn)65-77
• 5.1 仿真結(jié)果及分析65-69
• 5.2 太陽能并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)測試平臺與主要技術(shù)指標69-70
• 5.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)實驗、測試和分析70-72
• 5.4 控制電路軟件系統(tǒng)的測試72-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論77-80
• 6.1 本文的主要貢獻77-78
• 6.2 下一步工作的展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-84
• 攻碩期間取得的研究成果84-85

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

中國能源現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析    趙潔;王建軍;范劍峰;

關(guān)于空調(diào)冷負荷計算方法的討論    王飛騰;

天然氣在能源結(jié)構(gòu)多元化中的重要性    余良暉;

新型近零排放煤氣化燃燒集成利用系統(tǒng)的機理研究    關(guān)鍵

低溫過程多流股換熱器網(wǎng)絡(luò)柔性綜合的研究    馬相坤

低熱值氣體燃料燃燒技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用    文午琪

低熱值氣體燃料燃燒技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用    文午琪

長溝峪煤礦煤層注水技術(shù)及試驗研究    張磊

基于環(huán)境績效的電力行業(yè)能源結(jié)構(gòu)探析    孫明

兩項建筑給水節(jié)能發(fā)明專利的經(jīng)濟技術(shù)分析    林傳文

直流縫隙式燃燒器布置對W型火焰鍋爐空氣動力場的影響    韓云峰

旋流燃燒器葉片角度對W火焰鍋爐爐內(nèi)流動的影響    蘇偉

采用旋流燃燒器300MWeW火焰鍋爐燃燒及NOx生成數(shù)值模擬    張佳

煤粉粒徑對著火的影響及粗細煤粉分級在少油點火中的作用研究    肖楠

采煤工作面深孔煤層注水技術(shù)研究    高海賓

Rijke管型自激式脈動流化床燃燒、脫硫和干燥特性實驗研究    程良梅

房間空調(diào)能量模型與控制方法仿真研究    高佰亮

人工燃氣能源利用現(xiàn)狀及節(jié)能對策    湯敏,毛雪敏,柴虹亮

我國能源化工面臨的挑戰(zhàn)及對策思考(Ⅱ)    胡徐騰;李振宇;王正元;

電力和能源可持續(xù)發(fā)展的研究    王兆慶

我國能源資源的可持續(xù)利用    熊筱紅

中國能源現(xiàn)狀及未來發(fā)展戰(zhàn)略    姜海勇;

我國能源安全性分析(三)——人才安全分析與對策    牛沖槐;張敏;樊燕萍;

中國油氣資源發(fā)展現(xiàn)狀面臨的問題和對策    何文淵,魏彩云

光伏并網(wǎng)電站損耗探討    張霆;

模擬光伏并網(wǎng)實驗裝置的研制    洪峰;嵇鼎毅;王成華;

大型光伏并網(wǎng)電站科研規(guī)劃的探討    陳祥;

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究    崔瑞;李俊華;

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中直流注入問題最新進展及發(fā)展趨勢    周林;楊冰;郭珂;李紅新;張正茂;

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出電流控制方案    付銘驥;李奎霖;王梓全;

三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)直接電流控制策略的研究    郭玉龍;石磊;張健;霍春寶;

分布式光伏并網(wǎng)技術(shù)深化研究課題成果通過評審    

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究    

光伏并網(wǎng)逆變器低電壓穿越優(yōu)化設(shè)計研究    張雅靜;鄭瓊林;盧遠宏;馬亮;

基于線電流解耦算法的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    譚甲凡;

一種三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的雙模運行控制策略    周彥;段善旭;劉飛;殷進軍;劉邦銀;

基于Z源的光伏并網(wǎng)控制策略研究    蔣立;鄭建勇;

不可調(diào)度式單相光伏并網(wǎng)裝置的平波電容容量的選擇    沈玉梁;蘇建徽;趙為;余世杰;王斯成;王德鄰;

小型太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計    黃改云;

單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究    李練兵;王同廣;孫鶴旭;

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)反孤島控制策略研究    金結(jié)紅;余曉東;余海東;

新型鎖相技術(shù)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用    周方圓;龔芬;胡前;彭振江;

單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及其反孤島策略的仿真研究    褚小莉;余曉東;

基于DSP太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究    張海波;孫邦伍;原慧軍;劉偉;崔海瑞;

光伏并網(wǎng)標準亟待出臺    繆傳俊

江蘇 分布式光伏并網(wǎng)容量居全國第一    黃蕾

上半年新增光伏并網(wǎng)容量翻番    國家能源局

我市開建20兆瓦光伏并網(wǎng)電站    記者 王賀　通訊員 楊鋒 學謙

40余項光伏并網(wǎng)關(guān)鍵標準或上半年完成編寫    本報記者 王榮

我市光伏并網(wǎng)容量年底將達1000兆瓦    記者 李莎莎

我的微型分布式光伏并網(wǎng)電站(下)    淄博 田連華

我的微型分布式光伏并網(wǎng)電站(上）    淄博 田連華

上半年光伏并網(wǎng)量大增 能源局力促分布式發(fā)展    記者 王佑

中節(jié)能光伏并網(wǎng)項目竣工在即    記者 楊文浩

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實現(xiàn)    吳理博

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的分析與研究    王飛

基于Z源網(wǎng)絡(luò)的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究    劉鴻鵬

大功率光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)研究    馬亮

數(shù)字化光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變技術(shù)研究    張文

無變壓器結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器拓撲及控制研究    馬琳

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制策略研究    郭曉瑞

三電平光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及控制策略的研究    周皓

光伏發(fā)電高效利用的關(guān)鍵技術(shù)研究    肖華鋒

光伏并網(wǎng)逆變器控制策略及最大功率點跟蹤技術(shù)研究    李潔

分布式光伏并網(wǎng)無功電壓控制研究    田飛

光伏并網(wǎng)檢測控制系統(tǒng)研究    王愛苓

基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器研制    譚洋

基于DSP的單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究    祝軍

基于MCU控制的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)    袁照紅

光伏并網(wǎng)控制方法和系統(tǒng)的研究    汪進進

具有有源濾波功能的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究    曾意

光伏并網(wǎng)配電系統(tǒng)保護的研究    李剛

光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響    吳興龍