單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究

【摘要】：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,能源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題日漸突出,怎樣兼顧并平衡經(jīng)濟發(fā)展和能源危機,已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點和談?wù)摰臒狳c話題。哥本哈根世界氣象大會上提出的“節(jié)能減排”、“低碳”等綠色生活理念深入人心,世界經(jīng)濟的發(fā)展重心已經(jīng)轉(zhuǎn)向了低碳經(jīng)濟。石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源開采殆盡,從長遠發(fā)展考慮,人類社會不得不轉(zhuǎn)向研究新可再生能源。而太陽能作為一種新的可再生清潔能源,取之不盡,有著廣闊的發(fā)展空間。基于此,作為太陽能利用的核心技術(shù),光伏發(fā)電應(yīng)運而生并且得到了各國的重視和發(fā)展。本文對單相光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)進行了研究。 本文首先介紹了光伏發(fā)電的背景及意義,分析了國內(nèi)外光伏發(fā)電的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及分類。然后研究了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu),選定了DC/DC和DC/AC兩極能量傳遞系統(tǒng),對前級DC/DC斬波電路和后級逆變電路進行了分析,選擇了前級為Boost沂波電路、后級為全橋逆變無變壓器隔離并網(wǎng)方式。建立了光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型,控制策略上采用以中間直線母線電壓為外環(huán)、以并網(wǎng)電流為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方式,之后比較了幾種SPWM調(diào)制方式和控制技術(shù),選擇了雙極性調(diào)制方式和對稱規(guī)則采樣法。然后介紹了光伏電池的工作原理和工程用數(shù)學(xué)模型,比較了幾種最大功率點跟蹤MPPT的原理、特點,給出了相應(yīng)的流程圖。 在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了以TMS320F2812為控制器的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的硬件平臺,對逆變電路部分的功率開關(guān)器件及參數(shù)設(shè)計和檢測電路進行了分析,給出了主要模塊的軟件實現(xiàn)流程。最后,在Simulink仿真環(huán)境下,對光伏電池工程模型和輸出特性進行了仿真,同時,仿真了SPWM控制波形和逆變系統(tǒng)并網(wǎng)波形,驗證了理論的正確性和合理性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 MPPT 逆變 Simulink
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 目錄4-6
• CONTENTS6-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀及發(fā)展12-14
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀及發(fā)展12-13
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀及發(fā)展13-14
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成14-15
• 1.4 本文所做的主要工作15-16
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計及工作原理16-29
• 2.1 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)16
• 2.2 DC/DC升壓電路16-18
• 2.3 逆變器18-20
• 2.3.1 逆變器拓撲結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3.2 并網(wǎng)逆變器的隔離方式19-20
• 2.4 并網(wǎng)控制策略20-26
• 2.4.1 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.4.2 光伏并網(wǎng)逆變控制方式21-23
• 2.4.3 電流跟蹤控制方式23-26
• 2.5 并網(wǎng)逆變器的SPWM技術(shù)26-28
• 2.5.1 SPWM調(diào)制方式27
• 2.5.2 SPWM波形生成方法27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 光伏電池的最大功率點跟蹤29-36
• 3.1 光伏電池的等效模型29-31
• 3.2 光伏電池的MPPT跟蹤原理31-32
• 3.3 光伏電池的MPPT控制方法32-35
• 3.3.1 恒定電壓法32-33
• 3.3.2 擾動觀察法33-34
• 3.3.3 電導(dǎo)增量法34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 單相并網(wǎng)逆變器的設(shè)計36-52
• 4.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖36-37
• 4.2 逆變電路設(shè)計37-40
• 4.2.1 支撐電容的設(shè)計37-38
• 4.2.2 開關(guān)管的選擇38
• 4.2.3 輸出濾波電感的設(shè)計38-40
• 4.3 控制電路設(shè)計40-49
• 4.3.1 控制器40
• 4.3.2 信號檢測電路40-43
• 4.3.3 鎖相環(huán)的設(shè)計43-45
• 4.3.4 SPWM波產(chǎn)生45-46
• 4.3.5 隔離驅(qū)動電路46-48
• 4.3.6 輔助電源模塊48-49
• 4.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 仿真結(jié)果及分析52-67
• 5.1 光伏電池模型的仿真52-59
• 5.1.1 光伏電池的輸出特性仿真52-54
• 5.1.2 光伏電池的MPPT控制方法的仿真54-59
• 5.2 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真59-66
• 5.2.1 SPWM控制方法的仿真結(jié)果59-62
• 5.2.2 并網(wǎng)仿真波形62-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 對以后工作的展望68-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-74
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表74

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