基于DSP的雙閉環(huán)光伏逆變并網(wǎng)控制系統(tǒng)設計與研究

【摘要】：目前，新能源技術的研究和應用在能源形勢日趨嚴峻的當下得到各國的高度重視，分布式光伏逆變系統(tǒng)作為應用范圍更為廣泛的太陽能發(fā)電設備尤其受到市場和研究人員的關注。目前而言，分布式光伏逆變系統(tǒng)在發(fā)展推廣過程中也面臨著很多問題。包括電能質(zhì)量的要求：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工作在并網(wǎng)模式下時，光伏發(fā)電設備在電能轉(zhuǎn)換過程中極易產(chǎn)生諧波和振蕩。所以電網(wǎng)運營商對并網(wǎng)有著嚴格的要求。穩(wěn)定性和安全性要求：分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在工作過程需要保持工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和安全性，在負載突變和工作環(huán)境變化過程中容易產(chǎn)生電流電壓波動，當這種波動的超過一定閾值范圍后很容易導致系統(tǒng)的穩(wěn)定性削弱，甚至威脅系統(tǒng)的安全。應用場合和范圍的要求：在分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究設計中還要考慮到在不同的工作環(huán)境和應用場合中具有普遍的適應性。 針對以上分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，本課題主要的研究內(nèi)容為： 1．分析現(xiàn)有主要的光伏并網(wǎng)逆變器的原理和電路系統(tǒng)，比較多種并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構并分析各自特點。分析光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的非線性現(xiàn)象和影響光伏并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，結(jié)合應用需求提出光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的性能優(yōu)化需求。 2．研究獨立/并網(wǎng)雙工作模式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)特性，研究當前傳統(tǒng)的PI控制和模糊控制原理及探究模糊自校正控制在光伏并網(wǎng)閉環(huán)控制系統(tǒng)中的運用可行性和效果。建立不同并網(wǎng)控制策略下光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學模型，進行小信號分析，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3．研究基于模糊自校正PI雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化控制策略，提出一種平滑無縫的工作模式切換策略和實現(xiàn)方式，設計主電路、采樣電路、控制電路、驅(qū)動電路等系統(tǒng)硬件電路。設計軟件控制策略。利用仿真軟件對所設計的控制方案進行仿真實驗，驗證控制方案的可行性。 4．基于TI公司DSP器件TMS320F2407，設計制作實驗樣機，進行實驗驗證。 【關鍵詞】：光伏逆變系統(tǒng) 雙閉環(huán)控制 無縫模式切換
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 世界能源格局及光伏發(fā)電技術的意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀及前景11-14
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電現(xiàn)狀概述12
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀及分布式光伏發(fā)電前景12-14
• 1.3 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)面臨的問題及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本課題的研究背景及主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)原理與性能分析17-35
• 2.1 太陽能電池特性分析與最大功率跟蹤技術17-23
• 2.1.1 太陽能電池板的結(jié)構與工作原理17-20
• 2.1.2 并網(wǎng)模式下的最大功率跟蹤技術與數(shù)字算法實現(xiàn)20-23
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構與工作原理23-27
• 2.2.1 單級式逆變器結(jié)構與原理分析23-25
• 2.2.2 具有內(nèi)高頻環(huán)節(jié)的多級式逆變器結(jié)構與原理分析25-27
• 2.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的非線性現(xiàn)象研究與系統(tǒng)穩(wěn)定性分析27-32
• 2.3.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的非線性現(xiàn)象27-28
• 2.3.2 外部因素對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響28-32
• 2.4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工作模式切換對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響分析32-33
• 2.5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制性能要求33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略研究與設計35-65
• 3.1 獨立/并網(wǎng)雙模式光伏逆變器控制方案分析35-36
• 3.2 基于 PI 雙閉環(huán)控制的光伏逆變器控制系統(tǒng)36-41
• 3.2.1 基于 PI 雙閉環(huán)的獨立工作模式控制系統(tǒng)37-39
• 3.2.2 基于 PI 雙閉環(huán)的并網(wǎng)工作模式控制系統(tǒng)39-41
• 3.3 基于模糊自適應 PI 雙閉環(huán)控制的雙模式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)41-52
• 3.3.1 模糊控制的原理與概述42-44
• 3.3.2 雙模式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)模糊自適應 PI 控制器設計44-47
• 3.3.3 系統(tǒng)仿真分析47-52
• 3.4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)相位控制策略52-57
• 3.4.1 鎖相環(huán)技術與工程運用52-54
• 3.4.2 光伏逆變系統(tǒng)數(shù)字鎖相環(huán)設計54-57
• 3.5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工作模式切換控制57-64
• 3.5.1 并網(wǎng)模式下的孤島檢測57-59
• 3.5.2 獨立供電模式切換為并網(wǎng)模式控制策略59-62
• 3.5.3 并網(wǎng)模式切換為獨立供電模式控制策略62-64
• 3.6 本章小結(jié)64-65
• 第四章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)硬件電路研究與設計65-78
• 4.1 雙向可控防倒灌無縫切換電路研究與設計66-68
• 4.2 功率器件選型與驅(qū)動電路設計68-70
• 4.3 IGBT 緩沖電路設計70-71
• 4.4 采樣與過零檢測電路設計71-73
• 4.5 逆變系統(tǒng)濾波電路設計73-75
• 4.6 光伏系統(tǒng)寬輸入輔助電源設計75-77
• 4.7 本章小結(jié)77-78
• 第五章 實驗驗證與分析78-81
• 5.1 獨立供電模式的工作波形與分析78-79
• 5.2 切換工作波形與分析79-80
• 5.3 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 論文總結(jié)81-82
• 6.2 課題研究成果82
• 6.3 待研究工作和展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-88
• 附錄：部分實驗實物圖88-89
• 攻碩期間取得的研究成果89-90

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