基于DSP單相光伏并網控制的研究

【摘要】：隨著全球經濟的快速發(fā)展,不可再生能源的不斷消耗造成了今天的能源短缺,伴隨著能源危機的日益加重。人類必須努力尋找能可持續(xù)發(fā)展的新能源,然而太陽能既是一種可再生能源又是無污染的能源,而且現(xiàn)在太陽能發(fā)電新技術不斷被專家提出并開始應用。在當今社會,世界很多國家都很重視光伏發(fā)電技術的發(fā)展,我國政府也出臺了不少相關政策來鼓勵國內光伏產業(yè)的發(fā)展。因此在次背景下,本文以單相光伏并網系統(tǒng)為研究對象,對其進行了詳細的介紹和全面性的分析,并從光伏并網系統(tǒng)的拓撲結構、光伏列陣的原理、最大功率追蹤、控制策略、鎖相和孤島效應等幾個方面做了分析和仿真。主要工作如下： 根據工程實際情況建立了光伏電池的數學模型,并利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,然后通過仿真對光伏電池輸出特性進行分析,結果表明該模型的正確性并作為后續(xù)實驗的基礎。本文采用定電壓與擾動觀測法相結合的方法進行MPPT,在Simulink中分別對定電壓法、擾動觀測法和電導增量法搭建了仿真模型并進行仿真,結果顯示電導增量法和擾動觀測法能精確的跟蹤最大功率點,定電壓法跟蹤速度快但精度不高。本文采用的是改進型的三角波比較控制方法,在Simulink中搭建模型并分別對三角波比較法、加入前饋的三角波比較法和改進型的三角波比較進行仿真,結果顯示改進型的諧波更小,波形質量高。采用了基于同步旋轉坐標鎖相技術,該方法不同于以往的過零比較,在Simulink中搭建模型,對改變采樣電壓幅值和加入三次諧波兩種情況分別進行仿真驗證,結果表明該方法使并網電流很好的跟蹤電網的變化,且抗干擾能力強,穩(wěn)定性好。采用了改進型的主動頻率漂移法進行反孤島,在Simulink下通過編寫S函數對其仿真,結果表明該方法能夠更快速的檢測的孤島效應。最后對硬件電路的具體參數做了計算分析和選擇,簡單的介紹了DSP2812的原理和SPWM如何在DSP實現(xiàn)的。 【關鍵詞】：光伏并網 MATLAB仿真 SPWM 最大功率追蹤 孤島效應
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• Contents10-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 課題研究的背景和意義13
• 1.2 國內外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展13-15
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展13-14
• 1.2.2 國內光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展14-15
• 1.3 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)簡介15-16
• 1.3.1 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的原理15
• 1.3.2 光伏并網系統(tǒng)的結構及分類15-16
• 1.4 本文的主要研究內容16-19
• 2 光伏電池的原理與仿真19-25
• 2.1 光伏電池的工作原理19
• 2.2 光伏電池的數學模型19-21
• 2.3 光伏電池的工程模型與仿真21-24
• 2.4 本章小結24-25
• 3 光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤25-37
• 3.1 光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤原理25
• 3.2 幾種常用MPPT方法25-29
• 3.2.1 定電壓跟蹤法25-26
• 3.2.2 擾動觀測法26-28
• 3.2.3 電導增量法28-29
• 3.3 最大功率追蹤仿真29-36
• 3.3.1 定電壓跟蹤仿真29-31
• 3.3.2 擾動觀測法仿真31-34
• 3.3.3 電導增量法仿真34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 4 光伏并網逆變器的控制策略37-55
• 4.1 光伏并網逆變器的控制方式37
• 4.2 光伏并網逆變器拓撲結構37-38
• 4.3 單相光伏并網系統(tǒng)的小信號分析38-41
• 4.3.1 逆變器的傳遞函數38-39
• 4.3.2 光伏逆變器控制的小信號分析39-41
• 4.4 并網逆變電流的跟蹤控制方式41-43
• 4.4.1 電流滯環(huán)控制方式42
• 4.4.2 三角波比較控制方式42-43
• 4.4.3 改進型的三角波比較控制方式43
• 4.5 改進型的三角波比較控制方法分析43-46
• 4.5.1 脈沖二重化SPWM原理與實現(xiàn)43-44
• 4.5.2 改進型的三角波比較方式控制系統(tǒng)分析44-46
• 4.6 單相并網逆變控制系統(tǒng)仿真46-52
• 4.6.1 不加前饋三角波比較控制仿真46-48
• 4.6.2 加入前饋的三角波比較控制仿真48-49
• 4.6.3 改進型的三角波比較控制仿真49-50
• 4.6.4 仿真結果分析與比較50-52
• 4.7 整體電路的仿真52-54
• 4.8 本章小結54-55
• 5 并網逆變器的鎖相技術55-67
• 5.1 基于異步調制的鎖相技術55-56
• 5.2 基于同步調制的鎖相技術56-57
• 5.3 基于同步旋轉坐標變換的鎖相技術57-62
• 5.3.1 Clarke變換57-58
• 5.3.2 Park變換58-59
• 5.3.3 同步旋轉坐標鎖相原理59-60
• 5.3.4 同步旋轉坐標鎖相的實現(xiàn)60-62
• 5.4 光伏并網系統(tǒng)的鎖相仿真62-65
• 5.5 本章小結65-67
• 6 并網系統(tǒng)中的孤島效應與反孤島策略67-79
• 6.1 孤島效應的介紹67-68
• 6.1.1 孤島效應的定義67
• 6.1.2 孤島效應的通行標準67-68
• 6.2 孤島效應的分析68-71
• 6.3 孤島效應的檢測71-73
• 6.3.1 被動式檢測72
• 6.3.2 主動式檢測72-73
• 6.4 孤島效應的仿真73-78
• 6.4.1 AFD法仿真73-77
• 6.4.2 改進型的AFD法仿真77-78
• 6.5 本章小結78-79
• 7 參數的計算與DSP的應用79-87
• 7.1 參數的計算79-82
• 7.1.1 DC-DC環(huán)節(jié)79-80
• 7.1.2 DC-AC環(huán)節(jié)80-82
• 7.2 DSP在光伏并網控制策略中的應用82-86
• 7.2.1 TMS320F2812芯片介紹82
• 7.2.2 DSP控制策略的實現(xiàn)82-83
• 7.2.3 SPWM的DSP實現(xiàn)83-86
• 7.3 本章小結86-87
• 8 總結與展望87-89
• 8.1 全文總結87-88
• 8.2 工作展望88-89
• 參考文獻89-93
• 致謝93-95
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果95

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