兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其解耦控制的研究

【摘要】：太陽能發(fā)電已逐步成為新能源發(fā)電中最具有發(fā)展前景的能源之一，國家針對(duì)太陽能發(fā)電發(fā)展制定了太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃。大規(guī)模的光伏并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但以中小功率為主的家庭戶用型逆變器仍然有其重要的角色。而兩級(jí)光伏逆變器在中小逆變器中占有一定市場(chǎng)，其具有光伏陣列電壓配置靈活等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際意義大、應(yīng)用前景廣泛。 首先論文綜述了國內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展，介紹了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器，并按照是否含有隔離變壓器對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了分類。分析比較了不同的太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤算法，給出了各種常用算法的優(yōu)劣性比較。著重研究了最大功率點(diǎn)跟蹤擾動(dòng)觀察法，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性。完成了Boost無源軟開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓關(guān)斷和零電流開通。 其次論文深入分析了兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理，設(shè)計(jì)了兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率電路和以DSP2812為核心的控制電路，給出了電路中各元器件參數(shù)設(shè)計(jì)的理論計(jì)算方法和選型依據(jù)。完成了一套5KW單相兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的制作與調(diào)試。 最后論文在分析系統(tǒng)光伏陣列輸出能量、直流母線電容存儲(chǔ)能量和逆變器交流輸出能量守恒分析基礎(chǔ)之上，提出了一種應(yīng)用于兩級(jí)單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電壓控制方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)快速的直流母線電壓控制器，采用更小的直流母線電容也可以保證母線電壓在安全的工作范圍，進(jìn)而降低逆變器系統(tǒng)的體積和成本。仿真結(jié)果證明了所提出控制方法的可行性與有效性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 軟開關(guān) 能量守恒 功率解耦
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 光伏發(fā)電在國內(nèi)外的發(fā)展9-10
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展和趨勢(shì)9-10
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及前景10
• 1.3 單相光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?/span>10-15
• 1.3.1 隔離型光伏并網(wǎng)逆變器11-13
• 1.3.2 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器13-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及最大功率點(diǎn)跟蹤17-32
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成17-22
• 2.1.1 光伏陣列17-20
• 2.1.2 DC/DC 變換器20-21
• 2.1.3 功率解耦電容21
• 2.1.4 DC/AC 逆變器21-22
• 2.1.5 濾波器22
• 2.2 系統(tǒng)的工作原理及工作模式22-25
• 2.2.1 系統(tǒng)的工作原理22-24
• 2.2.2 系統(tǒng)的工作模式24-25
• 2.3 最大功率點(diǎn)跟蹤25-31
• 2.3.1 基于 Boost 斬波電路的光伏電池最大跟蹤25-27
• 2.3.2 常用的 MPPT 算法及仿真研究27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)32-49
• 3.1 DC/DC 變換器設(shè)計(jì)32-39
• 3.1.1 Boost 變換器32-34
• 3.1.2 Boost 無源軟開關(guān)電路34-38
• 3.1.3 電路各參數(shù)設(shè)計(jì)38-39
• 3.2 功率解耦電容設(shè)計(jì)39-40
• 3.3 DC/AC 逆變器設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 LC 濾波器的設(shè)計(jì)41-43
• 3.5 控制及其保護(hù)電路43-48
• 3.5.1 DSP 及其外圍電路43-44
• 3.5.2 電流電壓采樣調(diào)理電路44-46
• 3.5.3 故障鎖存和 PWM 封鎖電路46
• 3.5.4 過零檢測(cè)電路46-47
• 3.5.5 驅(qū)動(dòng)電路47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制及實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-59
• 4.1 系統(tǒng)的控制49-53
• 4.1.1 系統(tǒng)的控制策略49-50
• 4.1.2 調(diào)制策略的選擇與實(shí)現(xiàn)50-51
• 4.1.3 DC/AC 逆變器電壓電流雙閉環(huán)51-53
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-55
• 4.2.1 MPPT 算法設(shè)計(jì)53-54
• 4.2.2 PI 控制器的設(shè)計(jì)54-55
• 4.2.3 數(shù)字鎖相環(huán) PLL 設(shè)計(jì)55
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析55-58
• 4.3.1 無源軟開關(guān) Boost 變換器實(shí)驗(yàn)結(jié)果56
• 4.3.2 功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果56-57
• 4.3.3 過零檢測(cè)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果57
• 4.3.4 逆變器輸出波形實(shí)驗(yàn)結(jié)果57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 基于能量守恒的解耦控制研究59-65
• 5.1 兩級(jí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的解耦電容59-60
• 5.2 直流母線電壓控制策略60-63
• 5.2.1 直流母線電壓紋波分析60-61
• 5.2.2 基于能量守恒的直流母線電壓控制器61-62
• 5.2.3 兩級(jí)單相光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓控制策略62-63
• 5.3 系統(tǒng)模型建立與仿真63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 論文工作總結(jié)65
• 6.2 工作展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文69-70
• 致謝70

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