基于粒子群優(yōu)化光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：光伏并網(wǎng)逆變器作為能量轉(zhuǎn)換與實(shí)時(shí)控制的關(guān)鍵裝置,在提高并網(wǎng)電流質(zhì)量及系統(tǒng)安全性等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。迄今為止,人們已對(duì)太陽(yáng)能光伏逆變器進(jìn)行了廣泛的研究,但仍有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。本文在研究光伏并網(wǎng)逆變器電流控制策略基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究。論文主要的工作如下： 1.光伏并網(wǎng)逆變器控制策略的研究。第一,通過(guò)分析光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),從而確定系統(tǒng)的主電路拓?fù)?；第?結(jié)合主電路的拓?fù)?分析光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理,并推導(dǎo)光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型；第三,根據(jù)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)基于電壓定向的雙閉環(huán)空間矢量調(diào)制算法；最后,采用一種改進(jìn)的粒子群算法離線優(yōu)化光伏逆變器電壓外環(huán)的PI參數(shù)。 2.控制策略的仿真研究。在MATLAB/Simulink里搭建系統(tǒng)仿真模型以及編寫離線PSO程序,對(duì)所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)空間矢量控制模型及離線粒子群優(yōu)化方法進(jìn)行仿真,并與未優(yōu)化PI參數(shù)的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析,從而驗(yàn)證控制策略的可行性。 3.完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)由主電路、控制電路、輔助電路組成。其中,主電路采用智能功率模塊,控制電路包括DSP核心電路、電壓電流采樣調(diào)理電路以及電壓過(guò)零點(diǎn)比較電路等。輔助電路是控制系統(tǒng)的電源電路。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)的主程序、鎖相程序、ADC采樣程序、中斷程序、SVPWM程序等。 4.設(shè)計(jì)并制作了1臺(tái)基于DSP2812的20kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī),搭建了基于這一樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并分別進(jìn)行了1.9kW、3.5kW、15kW的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明,采用本文所提出控制算法設(shè)計(jì)的逆變器能將光伏陣列輸出的直流電能快速、高效的變換成符合電網(wǎng)要求的交流電能,并能在一定干擾下穩(wěn)定運(yùn)行,從而驗(yàn)證了所采用控制策略的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 智能功率模塊 雙閉環(huán)PI控制 粒子群優(yōu)化 空間矢量調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 光伏逆變器分類及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.3 光伏并網(wǎng)逆變器電流控制現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文主要的工作18-19
• 第2章 光伏并網(wǎng)逆變器控制模型的分析與設(shè)計(jì)19-37
• 2.1 光伏電池的數(shù)學(xué)特性及最大功率點(diǎn)跟蹤19-22
• 2.2 三相光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.3 雙閉環(huán)空間矢量控制策略25-31
• 2.3.1 雙閉環(huán)控制策略研究26-28
• 2.3.2 電流內(nèi)環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)與分析28-29
• 2.3.3 電壓外環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)與分析29-31
• 2.4 基于改進(jìn)慣性權(quán)值的粒子群離線優(yōu)化控制31-36
• 2.4.1 粒子群優(yōu)化算法原理32-33
• 2.4.2 改進(jìn)粒子群離線優(yōu)化并網(wǎng)逆變器電壓外環(huán)PI參數(shù)33-35
• 2.4.3 粒子群優(yōu)化光伏并網(wǎng)逆變器參數(shù)程序設(shè)計(jì)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 光伏并網(wǎng)逆變器的建模與仿真37-50
• 3.1 電流內(nèi)環(huán)與電壓外環(huán)的性能分析37-38
• 3.2 基于電壓定向的雙閉環(huán)空間矢量控制38-42
• 3.2.1 系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)計(jì)38-39
• 3.2.2 雙閉環(huán)空間矢量仿真模型39-42
• 3.3 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析42-44
• 3.3.1 直流母線的功率、電壓與電流仿真42-43
• 3.3.2 電網(wǎng)電壓與并網(wǎng)電流仿真43-44
• 3.4 改進(jìn)粒子群離線優(yōu)化電壓外環(huán)PI參數(shù)仿真結(jié)果44-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 光伏并網(wǎng)逆變器樣機(jī)設(shè)計(jì)50-64
• 4.1 光伏并網(wǎng)逆變器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-58
• 4.1.1 光伏并網(wǎng)逆變器硬件系統(tǒng)總體框架50-51
• 4.1.2 IPM智能功率模塊及外圍電路設(shè)計(jì)51-54
• 4.1.3 電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路54-55
• 4.1.4 并網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理電路55-56
• 4.1.5 直流母線電壓檢測(cè)電路56
• 4.1.6 輔助電源電路設(shè)計(jì)56-57
• 4.1.7 鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.2 光伏并網(wǎng)逆變器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)58-63
• 4.2.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架58
• 4.2.2 芯片選擇58-60
• 4.2.3 軟件系統(tǒng)各子程序及流程設(shè)計(jì)60-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第5章 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析64-70
• 5.1.1 電網(wǎng)電壓檢測(cè)及其調(diào)理波形64-65
• 5.1.2 電網(wǎng)電壓及其過(guò)零點(diǎn)波形65-66
• 5.1.3 Boost電路驅(qū)動(dòng)及母線電壓波形66-67
• 5.1.4 并網(wǎng)電流實(shí)驗(yàn)波形與分析67-70
• 5.2 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況77

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