非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器高效MPPT控制方法研究

【摘要】：在光伏并網(wǎng)逆變器中,傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法在復(fù)雜多變的天氣情況下容易出現(xiàn)誤判,跟蹤過(guò)于緩慢以及存在振蕩等問(wèn)題。論文以非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,探討了最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的新型控制算法,提出了改進(jìn)的MPPT算法,以便提高最大功率點(diǎn)跟蹤的效率,研究結(jié)果對(duì)并網(wǎng)逆變器技術(shù)的發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器采用Boost升壓電路和高低頻控制全橋逆變電路搭建的主電路平臺(tái),來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器的最大功率點(diǎn)跟蹤。課題采用TMS320F2808和LM3S8962的雙核全數(shù)字控制系統(tǒng)。TMS320F2808用于系統(tǒng)各個(gè)電參數(shù)的采集和處理,以及對(duì)各個(gè)功能模塊的軟件控制,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的控制。LM3S8962用于光伏逆變器的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)顯示,以及與外部的通訊。 論文基于太陽(yáng)能光伏電池的電氣特性,對(duì)常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法：恒定電壓法(CVT)、電導(dǎo)增量法(Incremental Conductance)、擾動(dòng)觀測(cè)法(PO)、模糊邏輯控制、功率回授法進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并闡述了最大功率點(diǎn)跟蹤控制的原理。對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的信號(hào)檢測(cè)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并重點(diǎn)分析了擾動(dòng)觀察法的最大功率點(diǎn)跟蹤。 在理論分析的基礎(chǔ)上,利用MATLAB/Simulink仿真工具建立了光伏電池的仿真模型,對(duì)擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法進(jìn)行了對(duì)比仿真研究,建立了一個(gè)基于擾動(dòng)觀察法的Boost最大功率點(diǎn)跟蹤仿真模型,仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠較好地完成最大功率點(diǎn)跟蹤。 建立并網(wǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),試驗(yàn)表明：課題設(shè)計(jì)的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器具有穩(wěn)定且高效的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能,整機(jī)效率可達(dá)95%,驗(yàn)證了利用擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)MPPT控制的實(shí)用性、高效性和可靠性。 【關(guān)鍵詞】：非隔離型光伏逆變器 BOOST電路 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT) 擾動(dòng)觀察法
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 最大功率點(diǎn)跟蹤概況11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 國(guó)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀13-16
• 1.4 論文的研究目的及意義16
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 光伏電池特性及MPPT原理與方法18-35
• 2.1 太陽(yáng)能光伏電池工作原理18-19
• 2.2 太陽(yáng)能光伏電池特性分析19-24
• 2.2.1 太陽(yáng)能光伏電池等效電路19-21
• 2.2.2 太陽(yáng)能光伏電池的主要性能參數(shù)21-22
• 2.2.3 PV電池的輸出特性分析22-24
• 2.3 MPPT常用控制方法24-34
• 2.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤原理24-26
• 2.3.2 常用的MPPT方法26-34
• 2.3.3 三種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 最大功率點(diǎn)跟蹤硬件與軟件實(shí)現(xiàn)35-51
• 3.1 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路35-36
• 3.2 TMS320F2808芯片及其外圍電路36-41
• 3.2.1 控制芯片DSP36-38
• 3.2.2 控制芯片電路設(shè)計(jì)38-41
• 3.3 Boost電路設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)41-46
• 3.3.1 電感、電容及二極管的選擇41-43
• 3.3.2 PWM控制信號(hào)輸出的程序分析43-46
• 3.4 P&O對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的軟件實(shí)現(xiàn)46-48
• 3.5 后級(jí)全橋逆變電路的工作原理48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)仿真51-69
• 4.1 PV電池板MATLAB仿真51-58
• 4.1.1 工程用PV電池陣列簡(jiǎn)化模型51-53
• 4.1.2 PV電池陣列仿真53-55
• 4.1.3 PV電池陣列仿真分析55-58
• 4.2 直流轉(zhuǎn)換電路的仿真58-59
• 4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤方法仿真59-66
• 4.3.1 P&O對(duì)MPPT控制仿真59-62
• 4.3.2 INC對(duì)MPPT控制仿真62-66
• 4.4 非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)前級(jí)電路實(shí)現(xiàn)MPPT仿真66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析69-80
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及各測(cè)試設(shè)備介紹69-71
• 5.2 前級(jí)Boost電路測(cè)試波形及分析71-72
• 5.3 后級(jí)逆變電路測(cè)試波形及分析72-74
• 5.3.1 后級(jí)逆變電路驅(qū)動(dòng)波形72
• 5.3.2 并網(wǎng)電流波形測(cè)試72-74
• 5.4 MPPT工作模式下的逆變器輸入電壓與電流波形74-79
• 5.4.1 固定電壓法、增導(dǎo)電量法和擾動(dòng)觀察法實(shí)驗(yàn)波形比較74-77
• 5.4.2 擾動(dòng)觀察法不同擾動(dòng)步長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)波形77-78
• 5.4.3 擾動(dòng)觀察法在不同功率段的跟蹤波形78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 附件86

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