單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究與實(shí)現(xiàn)

【摘要】：隨著全球能源危機(jī)與環(huán)境污染問題日益突出,開發(fā)利用清潔的可再生能源勢(shì)在必行。太陽(yáng)能作為當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、最具有大規(guī)模開發(fā)前景的可再生能源之一,備受世界各國(guó)青睞,太陽(yáng)能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)補(bǔ)充,光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能大規(guī)模利用的必然趨勢(shì)。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備,其效率的高低、可靠性的好壞直接影響整個(gè)光伏系統(tǒng)的性能和投資。 本文以一個(gè)完整的單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了1套額定功率為3kW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器,前級(jí)采用相移諧振控制器UC3875實(shí)現(xiàn),后級(jí)采用TI公司DSP芯片TMS320F2812作為控制核心,詳細(xì)介紹了主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理及控制方法。接下來(lái)詳細(xì)分析了控制芯片外圍電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和輔助電源電路的工作原理及關(guān)鍵器件的選型。 為了提高光伏電池的利用率,要求光伏電池必須工作在最大輸出功率點(diǎn)。本文介紹了光伏電池的組成、發(fā)電原理及各種影響光伏電池輸出的因素,詳細(xì)分析了本文用到的兩種最大功率點(diǎn)跟蹤方法：恒壓法和擾動(dòng)觀察法?？紤]到擾動(dòng)觀察法的缺點(diǎn),在擾動(dòng)觀察法的基礎(chǔ)上,本系統(tǒng)加入對(duì)光照突變的判斷,能有效提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,最后結(jié)合實(shí)際電路詳細(xì)介紹了具體實(shí)現(xiàn)過程。 軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)之一,本系統(tǒng)用軟件實(shí)現(xiàn)的功能有：SPWM的產(chǎn)生、電網(wǎng)電壓前饋、鎖相技術(shù)、各種故障檢測(cè)及一些控制算法的計(jì)算等。本文給出了并網(wǎng)流程總圖,以及各種方法的具體實(shí)現(xiàn)過程。 最后,給出了光伏并網(wǎng)逆變器輸出波形,從其輸出看,能夠穩(wěn)定輸出,表明了系統(tǒng)方案的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 逆變器 DSP
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 課題來(lái)源8
• 1.2 背景與意義8-9
• 1.2.1 全球能源供需形勢(shì)8
• 1.2.2 光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)8-9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀分析9-10
• 1.3.1 國(guó)外現(xiàn)狀9-10
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀10
• 1.4 光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)10-11
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容11-12
• 第二章 光伏并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-22
• 2.1 總體設(shè)計(jì)方案12-13
• 2.2 系統(tǒng)主電路拓?fù)?/span>13-16
• 2.2.1 主電路結(jié)構(gòu)分析13-14
• 2.2.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)14-15
• 2.2.3 主要器件選型15-16
• 2.3 兩級(jí)式控制結(jié)構(gòu)分析16-21
• 2.3.1 控制芯片的選取16-17
• 2.3.2 前級(jí)DC/DC變換電路ZVZCS控制17-19
• 2.3.3 后級(jí)DC/AC全橋逆變工作原理19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 電路設(shè)計(jì)22-35
• 3.1 UC3875控制部分電路22-23
• 3.1.1 UC3875簡(jiǎn)介22
• 3.1.2 芯片外圍電路分析22-23
• 3.2 采樣電路原理23-26
• 3.2.1 直流電壓信號(hào)采樣24
• 3.2.2 電網(wǎng)電壓信號(hào)采樣24-26
• 3.2.3 電流信號(hào)采樣26
• 3.3 驅(qū)動(dòng)電路26-29
• 3.4 保護(hù)電路29-30
• 3.5 輔助電源30-31
• 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析31-34
• 3.7 本章小結(jié)34-35
• 第四章 光伏電池與最大功率點(diǎn)跟蹤35-45
• 4.1 光伏電池35-36
• 4.1.1 光伏電池簡(jiǎn)介35
• 4.1.2 光伏陣列的組成35-36
• 4.2 光伏電池的基本原理與工作特性36-39
• 4.2.1 光伏電池發(fā)電原理36
• 4.2.2 光伏電池的等效模型36-38
• 4.2.3 光伏電池的功率特性曲線38
• 4.2.4 影響光伏電池輸出的因素38-39
• 4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤39-44
• 4.3.1 最大功率跟蹤方法分析39-42
• 4.3.2 本文采用的方法42-43
• 4.3.3 MPPT輔助電路43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第五章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的軟件部分45-58
• 5.1 系統(tǒng)控制主要方法45-46
• 5.1.1 SPWM的產(chǎn)生原理45
• 5.1.2 電流跟蹤控制45-46
• 5.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案46-49
• 5.2.1 并網(wǎng)流程總圖46-47
• 5.2.2 定時(shí)器1周期(TIPINT)中斷47-48
• 5.2.3 捕獲(CAPINT1)中斷48-49
• 5.2.4 保護(hù)(PDPINTA)中斷49
• 5.3 鎖相部分49-53
• 5.3.1 鎖相方法分析49-51
• 5.3.2 具體實(shí)現(xiàn)方案51-53
• 5.4 孤島控制策略53-56
• 5.4.1 孤島效應(yīng)分析53
• 5.4.2 孤島效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)53
• 5.4.3 孤島檢測(cè)方法53-56
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析56-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-59
• 6.1 總結(jié)58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 致謝61-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷以及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63

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