基于多峰值MPPT光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究

【摘要】：隨著能源環(huán)境危機(jī)的不斷加劇,可再生的太陽能日益顯得重要。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能利用的最主要形式。迄今為止,人們對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛的研究,但仍有多問題未能得到很好的解決。因此對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對遮蔭條件下的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究,重點(diǎn)研究了光伏電池的最大功率跟蹤、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)等三個(gè)方面的問題,主要研究工作包括： 1.深入分析了現(xiàn)有多峰值MPPT算法的特點(diǎn),建立了遮蔭條件下光伏陣列的數(shù)學(xué)模型,基于該模型,獲得了其輸出特性,通過研究輸出特性,提出基于梯度法和擾動觀察法的多峰值MPPT算法,給出算法的實(shí)現(xiàn)過程并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 2.深入分析了常用并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略的特點(diǎn)和遮蔭條件下光伏陣列輸出特性,確定了“Boost變換器+全橋逆變器”兩級主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和并網(wǎng)電流的雙閉環(huán)PI控制策略,并通過MATLAB對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的可行性。 3.完成并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)。硬件的設(shè)計(jì)包括BOOST電路、三相逆變電路、DSP控制電路、電源電路、電壓電流采樣電路、過零比較電路、隔離限幅電路等的設(shè)計(jì)和制作。軟件主要包括系統(tǒng)主程序、初始化子程序、MPPT控制程序、鎖相控制程序、中斷子程序、ADC控制子程序、SPWM控制子程序。 4.搭建了3kW系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺。對系統(tǒng)在無遮蔭和遮蔭兩個(gè)情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),測試了控制器和并網(wǎng)逆變器輸出波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)能快速的跟蹤光伏電池的最大功率點(diǎn)；快速鎖定輸出符合并網(wǎng)條件的交流電,有效維持母線電壓的穩(wěn)定；具有很好的對環(huán)境突變的抗干擾能力。 【關(guān)鍵詞】：遮蔭條件 多峰值 最大功率跟蹤 光伏并網(wǎng)系統(tǒng) 雙閉環(huán)PI 控制
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 光伏發(fā)電的應(yīng)用背景及意義9-11
• 1.2 MPPT技術(shù)和并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-12
• 1.2.1 MPPT技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11
• 1.2.2 并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢11-12
• 1.3 光伏發(fā)電面臨問題的對策12-13
• 1.4 本論文主要研究的內(nèi)容13-14
• 第二章 基于梯度法和擾動觀察法相結(jié)合的MPPT算法14-36
• 2.1 光伏電池的輸出特性14-25
• 2.1.1 光伏電池工作原理14-16
• 2.1.2 太陽能光伏電池的輸出I-U特性16-21
• 2.1.3 遮陰條件下太陽能光伏電池陣列特性21-22
• 2.1.4 局部遮蔭對光伏系統(tǒng)的影響22-23
• 2.1.5 光伏陣列MATLAB仿真23-25
• 2.2 多峰值MPPT算法比較25-27
• 2.2.1 結(jié)合常規(guī)算法的復(fù)合MPPT算法25
• 2.2.2 Fibonacci法25-26
• 2.2.3 短路電流脈沖法26
• 2.2.4 基于狀態(tài)空間的MPPT26-27
• 2.3 基于梯度法和擾動觀察法相結(jié)合的MPPT算法27-35
• 2.3.1 梯度法27-29
• 2.3.2 擾動觀察法29-30
• 2.3.3 基于梯度法和擾動觀察法相結(jié)合的MPPT算法30-32
• 2.3.4 仿真與分析32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制策略及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)36-53
• 3.1 光伏逆變控制策略36-45
• 3.1.1 并網(wǎng)逆變原理36-39
• 3.1.2 并網(wǎng)逆變電流控制策略39-45
• 3.2 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)45-47
• 3.3 系統(tǒng)的工作原理47-49
• 3.4 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真模型與結(jié)果分析49-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)53-72
• 4.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)53-59
• 4.1.1 前級Boost電路設(shè)計(jì)53-56
• 4.1.2 逆變器主要參數(shù)設(shè)計(jì)56-58
• 4.1.3 功率開關(guān)管保護(hù)電路設(shè)計(jì)58-59
• 4.2 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)59-68
• 4.2.1 電源模塊管理60-61
• 4.2.2 外擴(kuò)RAM和FLASH的設(shè)計(jì)61-62
• 4.2.3 DSP外圍電路模塊62-63
• 4.2.4 開關(guān)管的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)63-64
• 4.2.5 信號檢測電路的設(shè)計(jì)64-67
• 4.2.6 系統(tǒng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)67
• 4.2.7 過零檢測電路的設(shè)計(jì)67-68
• 4.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)68-70
• 4.3.1 SPWM模塊69
• 4.3.2 鎖相程序69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析72-76
• 5.1 MPPT輸出實(shí)驗(yàn)波形分析72-73
• 5.2 鎖相環(huán)處理相位和頻率73-74
• 5.3 并網(wǎng)電流電壓輸出74-75
• 5.4 同一橋臂SPWM信號輸出75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 工作總結(jié)76-77
• 附錄77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況83

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