基于單級升壓逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著世界能源危機(jī)日益加劇和自然生態(tài)環(huán)境日趨惡化，清潔可再生能源尤其是太陽能的開發(fā)利用正受到世界各國越來越廣泛的關(guān)注，太陽能已成為世界新能源的主要形式之一。 本文以太陽能光伏發(fā)電為背景，介紹了光伏發(fā)電的意義和發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，概述了光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文針對傳統(tǒng)電壓源并網(wǎng)逆變器的局限性和不足，提出了一種新型的單級升壓逆變器光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)逆變器與傳統(tǒng)電壓源逆變器相比，其特點(diǎn)是引入一個(gè)耦合電感升壓網(wǎng)絡(luò)，利用逆變橋橋臂直通零矢量在單級結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)可控升壓和逆變，且能適應(yīng)輸入電壓在較大范圍內(nèi)變化的場合，可滿足光伏發(fā)電的要求，因此該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了單級升壓逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、等效電路以及工作原理，并對單級升壓逆變器的兩種升壓特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，且在較高升壓特性下設(shè)計(jì)了耦合電感。其次研究了適用于單級升壓逆變器的SPWM和SVPWM調(diào)制策略。通過歸納和總結(jié)各種直流母線電壓控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了一種可變電容電壓的直流母線電壓控制方法。然后研究了單級升壓逆變器應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略，包括并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制策略、直流母線電壓環(huán)控制策略和最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略。根據(jù)網(wǎng)側(cè)數(shù)學(xué)模型，研究了基于電網(wǎng)電壓合成矢量定向的電流環(huán)控制策略，在同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下實(shí)現(xiàn)對并網(wǎng)電流有功和無功的獨(dú)立控制。在傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法上進(jìn)行改進(jìn)，研究了一種變步長擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，并利用Matlab/Simulink軟件搭建了系統(tǒng)仿真模型和進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了控制策略的正確性和可行性。 最后設(shè)計(jì)開發(fā)了一套1kW應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的單級升壓逆變器的原理樣機(jī)。在以Freescale公司的DSP芯片MC56F8335為核心的軟件環(huán)境中編寫了控制程序，完成了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了理論分析的正確性和有效性，同時(shí)表明了單級升壓逆變器具有很好的升壓逆變功能，在輸入電壓變化下能夠靈活地調(diào)節(jié)直流母線電壓并且輸出高質(zhì)量的并網(wǎng)電流，同時(shí)能夠較好地跟蹤到光伏電池最大功率，實(shí)現(xiàn)光伏電池高效率利用。 【關(guān)鍵詞】：單級升壓逆變器 耦合電感 直通零矢量 光伏并網(wǎng) 最大功率點(diǎn)跟蹤
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題背景14-15
• 1.1.1 世界能源危機(jī)與自然環(huán)境惡化14
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢和發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展15-19
• 1.2.1 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究16-18
• 1.2.2 并網(wǎng)控制策略的研究18-19
• 1.2.3 并網(wǎng)濾波器的研究19
• 1.3 新型單級升壓逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)19-21
• 1.4 本文的主要內(nèi)容21-22
• 第二章 單級升壓逆變器22-28
• 2.1 單級升壓逆變器工作原理22-23
• 2.2 單級升壓逆變器升壓特性23-25
• 2.2.1 較低升壓特性24
• 2.2.2 較高升壓特性24-25
• 2.3 耦合電感設(shè)計(jì)25-27
• 2.3.1 耦合電感參數(shù)計(jì)算25-26
• 2.3.2 耦合電感設(shè)計(jì)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 單級升壓逆變器的控制策略28-41
• 3.1 單級升壓逆變器的調(diào)制策略28-34
• 3.1.1 單級升壓逆變器 SPWM 控制28-31
• 3.1.2 單級升壓逆變器 SVPWM 控制31-34
• 3.2 直流母線電壓控制方法34-38
• 3.2.1 直流母線電壓控制的重要性及特殊性34-35
• 3.2.2 直流母線電壓直接控制方法35-36
• 3.2.3 直流母線電壓間接控制方法36-38
• 3.3 仿真研究38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 單級升壓逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略41-59
• 4.1 單級升壓逆變器光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制策略42-46
• 4.2.1 并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型42-43
• 4.2.2 控制策略43-46
• 4.3 直流母線電壓環(huán)控制策略46-47
• 4.4 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略47-55
• 4.4.1 光伏電池等效模型與輸出特性47-49
• 4.4.2 光伏電池的建模49-51
• 4.4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤基本原理51-52
• 4.4.4 最大功率點(diǎn)跟蹤方法52-55
• 4.5 仿真結(jié)果55-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 單級升壓逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-73
• 5.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)59-67
• 5.1.1 主電路設(shè)計(jì)59-63
• 5.1.2 控制電路設(shè)計(jì)63-67
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)67-72
• 5.2.1 DSP 控制軟件設(shè)計(jì)68-72
• 5.2.2 CPLD 控制軟件設(shè)計(jì)72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析73-82
• 6.1 系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)73
• 6.2 獨(dú)立實(shí)驗(yàn)73-77
• 6.2.1 開環(huán)實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.2.2 直流母線電壓閉環(huán)實(shí)驗(yàn)74-75
• 6.2.3 最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)驗(yàn)75-77
• 6.3 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)77-81
• 6.3.1 并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)實(shí)驗(yàn)77-79
• 6.3.2 直流母線電壓環(huán)實(shí)驗(yàn)79-80
• 6.3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)驗(yàn)80-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 全文工作總結(jié)82
• 7.2 后續(xù)工作展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的項(xiàng)目89

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

Z源變換器    彭方正,房緒鵬,顧斌,高奇,錢照明

基于改進(jìn)擾動(dòng)觀察法的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤    劉邦銀;段善旭;劉飛;徐鵬威;

Z源逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)光伏電池MPPT和逆變器并網(wǎng)的單級控制    丁新平;盧燕;錢照明;張民;楊水濤;

新型單級可升壓逆變器    楊奇;黃文新;胡育文;周玉斐;卜飛飛;

Z源/準(zhǔn)Z源逆變器在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的電容電壓恒壓控制策略    李媛;彭方正;

三相PWM整流器空間矢量控制的全數(shù)字實(shí)現(xiàn)    黃科元,賀益康

全球能源市場在經(jīng)濟(jì)衰退與復(fù)蘇中加速結(jié)構(gòu)性調(diào)整——《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2010》解析    王立敏;

硅太陽電池工程用數(shù)學(xué)模型    蘇建徽,余世杰,趙為,吳敏達(dá),沈玉梁,何慧若

三相PWM整流器新型相位幅值控制數(shù)學(xué)模型及其控制策略    王英,張純江,陳輝明

單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的最大功率點(diǎn)跟蹤算法穩(wěn)定性研究    吳理博;趙爭鳴;劉建政;王健;劉樹;

幾種無功補(bǔ)償技術(shù)的分析和比較    楊孝志;

UPS中“Delta”變換技術(shù)的應(yīng)用    汪瑄;

太陽電池的負(fù)載匹配理論與負(fù)載變換技術(shù)    王康模;陳長纓;于志剛;劉興華;劉小沖;趙俊;

ITO/Si/Al結(jié)構(gòu)太陽電池pn結(jié)光電特性仿真研究    施敏;王強(qiáng);孫玲;

基于電流單參量控制的MPPT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    洪岳;陳長纓;王康模;鄧韡;傅倩;

光伏模擬器的設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證    楊文燮;胡仁杰;盧志偉;

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的前饋解耦控制    李正熙;鄭春雨;樊生文;

基于Lyapunov理論的交流傳動(dòng)系統(tǒng)建模和穩(wěn)定性分析    刁利軍;劉志剛;孫大南;賈利民;

基于CANopen的能饋式供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制研究    梅櫻;劉志剛;張鋼;王磊;全恒立;

基于SVPWM高功率因數(shù)整流器的建模與仿真    張樹團(tuán);張凱;李靜;

一種新型電動(dòng)汽車智能充電機(jī)的研制    胡春雨;李武峰;嚴(yán)輝;

基于積分滑?？刂频娜娖紹uck變換器    黃悅?cè)A;

PWM整流器直接功率控制的新型調(diào)制策略    鄭征;王聰;趙煥;

基于OIF-Elman網(wǎng)絡(luò)的光伏電源最大功率點(diǎn)跟蹤方法研究    蘇剛;龔?fù)?潘雷;高瑞;王貝貝;

采用電流內(nèi)模解耦和電壓二自由度內(nèi)?？刂频腜WM整流器    周淵深;

一種基于dp/dv=0的最大功率跟蹤控制策略    榮延澤;劉士榮;毛軍科;李松峰;

PWM整流器新型控制策略研究    鄭征;鄒瑾;

基于內(nèi)?？刂频墓β蕛?nèi)環(huán)和電容能量外環(huán)的PWM整流器    周淵深;李雪龍;

帶負(fù)載電流前饋的三相電壓型PWM整流器的控制策略研究    高立東;陳阿蓮;杜春水;張承慧;

基于SVPWM的優(yōu)化Z源逆變器控制方法研究    馬文忠;張紅梅;張偉;李耀榮;王志;吳海波;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

SOFC固體氧化物燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)仿真及其潮流計(jì)算    劉楊華

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷建模方法研究    錢軍

多繞組變壓器式可調(diào)電抗的研究與應(yīng)用    田軍

基于Z拓?fù)涞墓夥⒕W(wǎng)逆變器研究    程如岐

基于并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量與變換效率的若干關(guān)鍵技術(shù)研究    楊波

新型可編程電液比例控制器關(guān)鍵技術(shù)研究    聶勇

非并網(wǎng)風(fēng)電直供系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及控制策略研究    劉慧芳

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)分布式直流并網(wǎng)變流器的研究與實(shí)現(xiàn)    張洪陽

基于DSP的交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)研究    楊亮

基于FPGA的跑步機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究    高圓圓

電流型Z源逆變器主電路控制策略研究    翟清震

阻抗源能饋型交流電子負(fù)載的研究    董云連

三相大功率PWM整流器系統(tǒng)的研究    張曉峻

多模塊并聯(lián)DC/AC電力變換技術(shù)研究    呂世家

三相AC/DC功率因數(shù)校正技術(shù)的研究    鄧長吉

海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)型逆變器設(shè)計(jì)研究    劉強(qiáng)

基于DSP的單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究    耿興華

寬范圍輸入逆變器的研制    於曉龍

Z源變換器    彭方正,房緒鵬,顧斌,高奇,錢照明

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    王飛,余世杰,蘇建徽,沈玉梁

具有無功補(bǔ)償功能的單級式三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    吳理博;趙爭鳴;劉建政;王健;袁立強(qiáng);

基于輸出參數(shù)的光伏電池最大功率點(diǎn)控制    傅誠;陳鳴;沈玉樑;余世杰;

基于輸出電流控制的光伏并網(wǎng)逆變電源    張承慧;葉穎;陳阿蓮;杜春水;

適應(yīng)負(fù)載大范圍變動(dòng)的高性能Z-源逆變器    丁新平;錢照明;崔彬;彭方正;

基于極點(diǎn)配置與重復(fù)控制相結(jié)合的三相光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)策略    劉飛;查曉明;周彥;殷進(jìn)軍;段善旭;

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法    趙為;余世杰;沈玉梁;蘇建徽;

基于濾波電容電流補(bǔ)償?shù)牟⒕W(wǎng)逆變器控制    梁超輝;劉邦銀;段善旭;

并聯(lián)有源濾波器的最優(yōu)電壓滯環(huán)電流控制    粟時(shí)平,李圣怡

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

Z源逆變器研究    湯雨

Z源逆變器控制方法的研究    顧斌

應(yīng)用于交流異步起動(dòng)電機(jī)的L源逆變器研究    周成禮

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的設(shè)計(jì)與控制方法    董密;羅安;

單級式并網(wǎng)光伏逆變器    焦在強(qiáng),許洪華

光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究進(jìn)展    余濤;余婕;

一種E類逆變器及其IGBT串聯(lián)均壓問題的研究    王洋;劉平;曾波;

基于電壓閉環(huán)及dp/du補(bǔ)償?shù)膯渭壒夥麺PPT技術(shù)    顧雪霏;孫培德;

一種采用集成芯片的小型電源    胡大友;

逆變器的空間電壓矢量控制及DSP設(shè)計(jì)    戴增輝;李含善;任永峰;王政;

兩級式光伏揚(yáng)水逆變器的開發(fā)    魏艷花;徐政;李友春;陳銳堅(jiān);

無刷直流電機(jī)非換相相電流采樣的逆變器結(jié)構(gòu)    王爽;李鐵才;王治國;

單級無油螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展動(dòng)向    湯振武,曾憲濤

多電平直流環(huán)節(jié)逆變器寬調(diào)制度均衡控制策略研究    陳金平;賀昱曜;茹鋒;林繼鵬;吳婷婷;

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制    孫亞寧;

基于雙管正激變換器的單級逆變器研究    叢慶;馬運(yùn)東;

單級式DC/AC逆變電源拓?fù)溲芯?nbsp;   龔春英;李偉;嚴(yán)仰光;

單級橋式有源功率因數(shù)校正變換器研究    賁洪奇;金祖敏;

R404A單級蒸氣壓縮制冷的-40℃冰柜的實(shí)驗(yàn)    王子龍;張華;

單級BUCK-BOOST變換器實(shí)現(xiàn)APFC的原理及分析    劉宇;謝品芳;羅全明;

基于dsPIC的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究    葉剛;

單級不間斷高功率因數(shù)直流開關(guān)電源研究    陳道煉;

基于OIF-Elman網(wǎng)絡(luò)的光伏電源最大功率點(diǎn)跟蹤方法研究    蘇剛;龔?fù)?潘雷;高瑞;王貝貝;

單級臥式離心密封泵    

青海油田自產(chǎn)單級套管頭應(yīng)用效果佳    記者 李文清　通訊員 程繼紅

基于HV9931的18W單級PFC超高亮度LED燈驅(qū)動(dòng)器    山東 毛興武

全州單級最高揚(yáng)程飲灌站試提水成功    陳忠紅　本報(bào)記者 唐有吉

單級減速小速比后橋漸成主流    本報(bào)記者 王俊

linkSwitch-PH 系列單級PFC可控硅調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器(1)    山東 毛興武 劉維志

小速比單級減速橋成未來卡車趨勢    本報(bào)記者 王俊

有關(guān)要素省略發(fā)明的創(chuàng)造性判斷    楊克菲

重型車橋的承載和驅(qū)動(dòng)“進(jìn)化”    秦磊

山東移動(dòng)開發(fā)漫游退費(fèi)程序顯成效    記者 楊斌

太陽能交流模塊逆變器及其控制技術(shù)的研究    譚光慧

電壓型逆變器分布式控制并聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)研究    亓迎川

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究    陳宗祥

城軌列車輔助供電系統(tǒng)高品質(zhì)波形控制及無互聯(lián)線并聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)研究    陳杰

配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器不平衡控制策略研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì)    楊曉萍

空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的探索性研究    劉昊

基于全橋結(jié)構(gòu)的單相單級有源功率因數(shù)校正關(guān)鍵技術(shù)研究    王大慶

基于Z源網(wǎng)絡(luò)的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究    劉鴻鵬

高頻感應(yīng)加熱電壓型逆變器功率控制研究    張智娟

小型光伏系統(tǒng)及其關(guān)鍵問題研究    胡義華

基于單級升壓逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究    趙萍

基于交流母線的光伏逆變器研究    李富國

微逆變器光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    李彬彬

基于交錯(cuò)反激電路的微型光伏逆變器的研究    李瑞珂

面向智能微網(wǎng)的單級光伏逆變器研究    禇鵬超

阻抗源逆變器在微型電動(dòng)汽車上的應(yīng)用研究    伍元彪

基于新型Z源逆變器的光伏發(fā)電技術(shù)的研究    戚振彪

電流型Z源逆變器主電路控制策略研究    翟清震

基于Z源逆變器的太陽能光伏發(fā)電研究    胡仁軍

基于微逆變器的屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究    楊欽超