光伏并網(wǎng)逆變器及其反孤島控制策略研究

【摘要】：能源緊缺與環(huán)境惡化是二十一世紀(jì)日益嚴(yán)重的全球性問題。隨著人類文明不斷的向前發(fā)展，全球工業(yè)化對能源的需求也不斷增長。作為傳統(tǒng)能源的煤、石油和天然氣等一次能源將最終走向枯竭，人類正面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)，必須盡早尋找新的替代能源，能源問題已成為關(guān)系整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)和國家安全的社會(huì)問題。 本文首先介紹了光伏發(fā)電技術(shù)的研究背景和研究意義。針對現(xiàn)有光伏發(fā)電技術(shù)中的各種主電路拓?fù)?，分析其?yōu)缺點(diǎn)，選擇了一種帶工頻變壓器的單級型三相光伏并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)洹Ｔ撝麟娐吠負(fù)溆凶儔浩鞲綦x，一方面可防止光伏電池相對于地的寄生電容產(chǎn)生的漏電流流入電網(wǎng)，對電網(wǎng)造成危害；另一方面當(dāng)光伏電池的母線電壓較低時(shí)，也可起到升壓的作用。 針對已選電路拓?fù)?，分析其控制策略，包括最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）、孤島檢測及其反孤島保護(hù)、并網(wǎng)跟蹤控制等方面，所有的功能均在三相逆變器這一級中實(shí)現(xiàn)。MPPT采用實(shí)驗(yàn)室提出的一種新的控制方法，實(shí)現(xiàn)了在最大功率點(diǎn)（MPP）處沒有振蕩，在外界環(huán)境變化較快時(shí)，避免了誤判。并網(wǎng)跟蹤控制要實(shí)現(xiàn)光伏逆變器輸出的并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓頻率相同、相位相同，利用對電網(wǎng)電壓的鎖相以及根據(jù)MPPT可得到并網(wǎng)指令電流。 在深入研究現(xiàn)有的孤島檢測方法的基礎(chǔ)上，分析對比了各種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，提出了一種新的主動(dòng)式的孤島檢測方法。該方法通過給指令電流施加一個(gè)以正弦規(guī)律變化的相位擾動(dòng)，當(dāng)負(fù)載為線性負(fù)載時(shí)，電流頻率超出規(guī)定的閾值，斷網(wǎng)后便可通過判斷負(fù)載上電壓的頻率來確定是否發(fā)生孤島效應(yīng)。新方法屬于開環(huán)控制，且無檢測盲區(qū)。 最后，利用ST公司的Cortex-M3內(nèi)核的ARM對本文三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。其中包括PWM生成模塊，MPPT、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器、并網(wǎng)指令電流的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等。 對本文的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ㄟM(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本文方案的可行性，以及理論分析的正確性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 三相逆變 孤島檢測 控制策略 數(shù)字控制
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1.緒論8-26
• 1.1. 光伏發(fā)電技術(shù)概述8-10
• 1.1.1. 光伏發(fā)電技術(shù)的研究背景及意義8-9
• 1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2. 光伏發(fā)電技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)10-11
• 1.3. 光伏并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)涞姆诸?/span>11-14
• 1.4. 孤島效應(yīng)概述14-17
• 1.4.1. 孤島效應(yīng)的概念及產(chǎn)生原因14-15
• 1.4.2. 孤島效應(yīng)的危害15-16
• 1.4.3. 孤島的檢測方法概述16-17
• 1.5. 光伏組件概述17-20
• 1.5.1. 光伏組件的原理17
• 1.5.2. 光伏組件的輸出特性17-18
• 1.5.3. 光伏組件的參數(shù)18-19
• 1.5.4. 影響光伏組件輸出的因素19-20
• 1.6. 最大功率點(diǎn)跟蹤概述20-24
• 1.6.1. 最大功率點(diǎn)跟蹤原理20-21
• 1.6.2. 最大功率點(diǎn)跟蹤方法概述21-24
• 1.7. 本文所做工作及章節(jié)安排24-26
• 2.三相光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)及其控制策略26-42
• 2.1. 技術(shù)指標(biāo)26-27
• 2.2. 主電路結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行原理27-29
• 2.2.1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖27-28
• 2.2.2. 主電路及其工作原理28-29
• 2.3. 最大功率點(diǎn)跟蹤策略29-33
• 2.4. 并網(wǎng)逆變控制策略33-39
• 2.4.1. 指令電流的生成33-36
• 2.4.2. 電流跟蹤控制原理36-37
• 2.4.3. 閉環(huán)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)37-39
• 2.5. 本章小結(jié)39-42
• 3.孤島檢測方法研究42-56
• 3.1. 孤島檢測方法概述42-49
• 3.1.1. 被動(dòng)檢測法42-44
• 3.1.2. 主動(dòng)檢測法44-49
• 3.2. 本實(shí)驗(yàn)室新方法的研究49-55
• 3.2.1. 新方法原理49-50
• 3.2.2. 參數(shù)計(jì)算50-55
• 3.3. 本章小結(jié)55-56
• 4.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)56-62
• 4.1. 主電路設(shè)計(jì)56-58
• 4.2. 基于ARM的控制電路設(shè)計(jì)58-59
• 4.3. 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)59
• 4.4. 檢測電路設(shè)計(jì)59-61
• 4.5. 過流檢測及過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)61
• 4.6. 本章小結(jié)61-62
• 5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)62-72
• 5.1. STM32及KEIL MDK介紹62-64
• 5.2. PWM波形生成模塊64-65
• 5.2.1. 定時(shí)器介紹64-65
• 5.2.2. PWM波形生成65
• 5.3. A/D采樣模塊65-68
• 5.4. 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)68
• 5.5. 最大功率點(diǎn)跟蹤設(shè)計(jì)68-69
• 5.6. 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)69-71
• 5.7. 本章小結(jié)71-72
• 6.實(shí)驗(yàn)研究72-80
• 6.1. 實(shí)驗(yàn)平臺介紹72
• 6.2. ADC實(shí)驗(yàn)結(jié)果72-73
• 6.3. 開環(huán)實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果73-78
• 6.4. 本章小結(jié)78-80
• 7.總結(jié)及展望80-82
• 7.1. 總結(jié)80
• 7.2. 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄88-94
• 致謝94

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并網(wǎng)逆變器的自動(dòng)重啟程序設(shè)計(jì)    姜憲明;黃曉江;冬雷;楊耕;

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微網(wǎng)中并網(wǎng)逆變器的一種改進(jìn)下垂控制策略研究    史玉立;

基于頻率偏移法的光伏并網(wǎng)逆變器孤島檢測    陳曦;李亞楠;陳阿蓮;杜春水;張承慧;

一種基于dsPIC30F4011的并網(wǎng)逆變器鎖相控制方法    何占寧;夏東偉;劉玉朋;馬秀秀;

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并網(wǎng)逆變器直流注入控制策略研究    郭小強(qiáng);鄔偉揚(yáng);關(guān)雅娟;

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京儀綠能光伏并網(wǎng)逆變器通過國際權(quán)威認(rèn)證    黃倩

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北京大型光伏逆變器基地奠基    記者 涂露芳

上廣電與AE聯(lián)合搶灘中國太陽能并網(wǎng)逆變器市場    楊娜

16家入圍關(guān)鍵設(shè)備目錄企業(yè)受益    本報(bào)記者 邢佰英

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基于Z拓?fù)涞墓夥⒕W(wǎng)逆變器研究    程如岐

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并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究    姚志壘

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