基于單周期控制的光伏逆變技術(shù)研究

【摘要】：隨著世界人口的不斷增多,環(huán)境問題及能源問題的日益嚴(yán)重,可再生能源得到了極大的重視及發(fā)展。由于太陽能有著取之不盡、用之不竭、清潔無污染等優(yōu)點,備受著人們的關(guān)注。太陽能的利用形式目前有三種：光伏利用(PV),光熱利用和光化學(xué)利用。近些年,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的應(yīng)用,提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益是目前急需解決的問題。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率主要由光伏陣列的效率、逆變器的效率和交流側(cè)的并網(wǎng)效率組成。本文重點從這三方面展開研究工作。 首先,本文介紹了國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景,并對光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)作了簡單的介紹與分析,對光伏并網(wǎng)發(fā)電建立了總體的認(rèn)識。 其次,光伏電池的輸出具有非線性的特征,本文采用仿真的形式分析了光伏電池的輸出特性,重點提出了改進(jìn)型最大功率點跟蹤的方法,該方法簡單易實現(xiàn),能夠使光伏陣列工作在最大功率點上,使得整個系統(tǒng)的效率提高。 然后,對光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,提出了一種逆變器的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)簡單,相對于單級式并網(wǎng)逆變器其具有升、降壓的功能,能夠適應(yīng)較寬的電壓范圍,同時介紹了基于ARM Cortex-M3系列控制器實現(xiàn)數(shù)字單周期控制,與傳統(tǒng)的模擬單周期控制相比,其具有功耗低、體積小、精確度更高等優(yōu)點,通過Matlab仿真和實驗驗證了該方案有效性。 最后,本文對光伏系統(tǒng)并網(wǎng)進(jìn)行了研究,提出了兩種方案,方案一使用的是傳統(tǒng)的橋式逆變電路,功率開關(guān)管采用了新的導(dǎo)通方式并結(jié)合單周期的控制策略,使電流跟蹤電網(wǎng)電壓,實現(xiàn)有效并網(wǎng)；方案二使用的是新型橋式拓?fù)?通過單周期控制使逆變器輸出電壓與電網(wǎng)同幅、同頻、同相。同時,對并網(wǎng)過程中存在的孤島現(xiàn)象進(jìn)行了簡單的分析研究,提出了基于單周期控制的頻率擾動法,有效地檢測出孤島,并用Matlab做了仿真分析,驗證了該檢測方法的正確性。 【關(guān)鍵詞】：最大功率點跟蹤 單周期控制 并網(wǎng)逆變器 ARM Cortex-M3 孤島
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 太陽能的利用概況8-9
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景9-11
• 1.2.1 國外發(fā)展?fàn)顩r9-10
• 1.2.2 我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.3 光伏逆變器研究的關(guān)鍵技術(shù)及現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)11-12
• 1.3.2 最大功率點跟蹤12
• 1.3.3 孤島效應(yīng)12-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 1.4.1 本文的研究意義14-15
• 1.4.2 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第2章 光伏電池原理及最大功率點16-27
• 2.1 太陽能電池16-20
• 2.1.1 太陽能電池等效電路原理分析16-17
• 2.1.2 太陽能電池輸出特性的仿真分析17-20
• 2.2 最大功率點跟蹤20-26
• 2.2.1 幾種常用的最大功率點跟蹤法20-22
• 2.2.2 改進(jìn)的MPPT算法22-25
• 2.2.3 仿真分析25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 逆變器的構(gòu)成及分析27-49
• 3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)27-30
• 3.1.1 非隔離型28
• 3.1.2 隔離型28-30
• 3.2 新型逆變器的構(gòu)成及工作原理30-35
• 3.2.1 傳統(tǒng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)30-31
• 3.2.2 新型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)31
• 3.2.3 新型逆變器的工作原理31-33
• 3.2.4 新型逆變器的特性分析33
• 3.2.5 模擬單周期控制33-35
• 3.3 系統(tǒng)的建模以及閉環(huán)設(shè)計35-38
• 3.3.1 電路的狀態(tài)平均模型35-37
• 3.3.2 小信號建模37-38
• 3.4 仿真及實驗結(jié)果38-41
• 3.4.1 仿真分析38-40
• 3.4.2 實驗研究40-41
• 3.5 基于ARM的數(shù)字單周期控制41-48
• 3.5.1 ARM的主要功能及特點41-43
• 3.5.2 AD采樣電路43-44
• 3.5.3 數(shù)字單周期控制44-46
• 3.5.4 實驗結(jié)果46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及孤島效應(yīng)49-67
• 4.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)49-60
• 4.1.1 并網(wǎng)逆變器的選擇49-50
• 4.1.2 并網(wǎng)逆變器的控制策略50-52
• 4.1.3 并網(wǎng)控制方案的設(shè)計52-56
• 4.1.4 仿真分析56-60
• 4.2 孤島效應(yīng)60-66
• 4.2.1 孤島效應(yīng)的特性分析60-61
• 4.2.2 孤島效應(yīng)的檢測及反孤島研究61-64
• 4.2.3 孤島效應(yīng)檢測的仿真分析64-66
• 4.3 小結(jié)66-67
• 第5章 全文總結(jié)與展望67-68
• 5.1 本文研究的工作總結(jié)67
• 5.2 后續(xù)的工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果71-72
• 致謝72

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