光伏發(fā)電最大功率跟蹤技術(shù)及并網(wǎng)系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著世界范圍內(nèi)能源短缺和嚴(yán)重的環(huán)境污染,尋找新型可再生能源具有重要的意義。太陽(yáng)能因其無(wú)污染、隨處可得而得到了廣泛的關(guān)注,其中光伏發(fā)電成為太陽(yáng)能利用的重要方式和發(fā)展趨勢(shì)。論文以3kW非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,分析了光伏電池建模方法、MPPT技術(shù)和光伏并網(wǎng)控制技術(shù)。 首先,論文研究了國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的背景意義和發(fā)展現(xiàn)狀,分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和電路拓?fù)?最終選擇了兩級(jí)式非隔離結(jié)構(gòu),前級(jí)DC/DC變換器選用了Boost電路,后級(jí)DC/AC變換器采用全橋電路。重點(diǎn)分析了光伏電池的原理和輸出特性,研究了太陽(yáng)能電池參數(shù)的計(jì)算方法,應(yīng)用不同的電池模型進(jìn)行Matlab仿真研究。改進(jìn)的工程電池模型能夠模擬局部陰影或不均勻光照情況下光伏電池陣列可能出現(xiàn)的功率突降和多峰值特性情況。其次,系統(tǒng)分析了常見(jiàn)的MPPT控制方法,對(duì)擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法進(jìn)行了詳細(xì)的討論,包括對(duì)采樣時(shí)間和擾動(dòng)步長(zhǎng)等關(guān)鍵參數(shù)的分析,由于基本MPPT方法在局部陰影多峰值時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法跟蹤的情況,因此提出了一種改進(jìn)PSC-MPPT方法,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后,在研究光伏并網(wǎng)逆變器常見(jiàn)控制策略的基礎(chǔ)上,論文選擇采用重復(fù)控制結(jié)合PI雙閉環(huán)控制的方法,使系統(tǒng)具有PI控制的快速響應(yīng)特性又具有重復(fù)控制較好的穩(wěn)態(tài)性能。 研制了一臺(tái)3kW光伏并網(wǎng)逆變器樣機(jī),進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和主功率板及控制板電路硬件設(shè)計(jì),選擇DSP28335和ARM2132作為控制芯片,對(duì)樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試和實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了控制方法的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)逆變器 光伏電池建模 MPPT 局部陰影 雙環(huán)控制 重復(fù)控制
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(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5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及意義10
• 1.2 光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)10-12
• 1.2.1 國(guó)外光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)12
• 1.3 光伏發(fā)電技術(shù)研究的熱點(diǎn)和主要問(wèn)題12-13
• 1.4 論文的選題意義和研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)與研究15-24
• 2.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)15
• 2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)15-19
• 2.2.1 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?/span>17-19
• 2.3 混合光伏發(fā)電系統(tǒng)19
• 2.4 本課題光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)19-23
• 2.4.1 前級(jí)DC/DC變換器的分析與研究20-21
• 2.4.2 后級(jí)全橋電路的分析與研究21-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 光伏電池建模和MPPT技術(shù)研究24-53
• 3.1 太陽(yáng)能光伏電池的分類和原理24-26
• 3.1.1 太陽(yáng)能光伏電池的分類24-25
• 3.1.2 太陽(yáng)能光伏電池的工作原理25
• 3.1.3 太陽(yáng)能光伏電池的工作特性25-26
• 3.2 太陽(yáng)能光伏電池的建模與仿真26-34
• 3.2.1 太陽(yáng)能光伏電池的單指數(shù)模型27-28
• 3.2.2 太陽(yáng)能光伏電池的雙指數(shù)模型28-29
• 3.2.3 太陽(yáng)能光伏電池局部陰影的多峰值模型29-30
• 3.2.4 太陽(yáng)能光伏電池的工程模型30-31
• 3.2.5 太陽(yáng)能光伏電池的仿真分析31-34
• 3.3 常見(jiàn)MPPT算法的研究與仿真34-47
• 3.3.1 MPPT控制技術(shù)的原理與應(yīng)用34-36
• 3.3.2 開(kāi)環(huán)間接控制法36
• 3.3.3 閉環(huán)自適應(yīng)直接控制法36-47
• 3.3.4 MPPT技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析47
• 3.4 PSC-MPPT技術(shù)的研究47-48
• 3.5 改進(jìn)MPPT算法的提出和仿真48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 4 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略研究與設(shè)計(jì)53-68
• 4.1 光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)要求和控制目標(biāo)53-54
• 4.2 光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法分析54
• 4.3 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略建模與設(shè)計(jì)54-60
• 4.3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的單電流環(huán)數(shù)學(xué)模型54-55
• 4.3.2 電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償器設(shè)計(jì)55-56
• 4.3.3 光伏并網(wǎng)逆變器的電壓電流雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模型56-57
• 4.3.4 PI參數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-60
• 4.4 重復(fù)控制理論及在光伏并網(wǎng)控制中的應(yīng)用60-62
• 4.4.1 重復(fù)控制理論60-62
• 4.4.2 基于重復(fù)控制與PI控制混合控制技術(shù)的雙閉環(huán)系統(tǒng)研究62
• 4.5 光伏并網(wǎng)逆變器控制的仿真分析62-67
• 4.5.1 光伏并網(wǎng)逆變器單電流環(huán)仿真62-63
• 4.5.2 重復(fù)控制與PI控制混合技術(shù)仿真63-64
• 4.5.3 光伏并網(wǎng)逆變器電壓電流雙閉環(huán)仿真64-65
• 4.5.4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真65-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)68-80
• 5.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主功率硬件電路的設(shè)計(jì)68-71
• 5.1.1 Boost電路的參數(shù)設(shè)計(jì)68-69
• 5.1.2 全橋電路的參數(shù)設(shè)計(jì)69-71
• 5.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)外圍硬件電路的設(shè)計(jì)71-75
• 5.2.1 控制芯片DSP28335和ARM2132的選擇71-72
• 5.2.2 IPM隔離驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)72
• 5.2.3 系統(tǒng)保護(hù)電路和DSP調(diào)理電路的設(shè)計(jì)72-73
• 5.2.4 電壓電流采樣電路設(shè)計(jì)73-75
• 5.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)75-79
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序75
• 5.3.2 A/D采樣與濾波模塊75-76
• 5.3.3 eCAP模塊76-77
• 5.3.4 SPWM模塊77
• 5.3.5 MPPT控制模塊77-78
• 5.3.6 通訊模塊78
• 5.3.7 PI調(diào)節(jié)器模塊78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析80-89
• 6.1 驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)80-82
• 6.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)實(shí)驗(yàn)分析82-86
• 6.2.1 單峰值基本MPPT實(shí)驗(yàn)82-85
• 6.2.2 多峰值PSC-MPPT的實(shí)驗(yàn)85-86
• 6.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析86-88
• 6.3.1 基于重復(fù)PI混合控制的并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)86-87
• 6.3.2 電壓電流雙閉環(huán)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)87-88
• 6.4 本章小結(jié)88-89
• 7 總結(jié)與展望89-90
• 7.1 總結(jié)89
• 7.2 前景與展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-94

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國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的新進(jìn)展    昌金銘;

采用PID和重復(fù)控制的逆變器波形控制策略    孫朝暉;吳浩偉;方斌;耿攀;

基于狀態(tài)反饋控制和重復(fù)控制的逆變電源研究    張凱,康勇,熊健,陳堅(jiān)

幾種光伏系統(tǒng)MPPT方法的分析比較及改進(jìn)    徐鵬威;劉飛;劉邦銀;段善旭;

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太陽(yáng)能光伏發(fā)電是理想的可再生能源    狄丹;

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硅太陽(yáng)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

局部陰影條件下光伏模組特性的建模與分析    劉邦銀;段善旭;康勇;

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究    鄭詩(shī)程

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭勇

單相數(shù)控光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    劉傳洋

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230W兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的研究    黃建剛

光伏系統(tǒng)不均勻光照下最大功率點(diǎn)跟蹤研究    雷蕾

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單相逆變器重復(fù)控制和雙環(huán)控制技術(shù)研究    李俊林

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1kW具有零電流關(guān)斷功能的并網(wǎng)逆變器的研制    陳厚巖

太陽(yáng)能供電與半導(dǎo)體制冷箱的設(shè)計(jì)    張曦;

太陽(yáng)輻射量與光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件    楊金煥;葛亮;

光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及注意事項(xiàng)    王潤(rùn)波;

大型集中并網(wǎng)光伏電站硬件設(shè)計(jì)要求及安全保護(hù)    王志剛;龍維緒;崔海昱;鄧菊蓮;劉祖明;廖華;涂潔磊;

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

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基于電流單參量控制的MPPT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    洪岳;陳長(zhǎng)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;

改進(jìn)GM(1,1)殘差修正模型在光伏發(fā)電量短期預(yù)測(cè)中的應(yīng)用    賀琳;李英姿;

淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)    尹靜;張慶范;

太陽(yáng)能光伏陣列的溫度與紅外特性分析    王培珍;

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;

The Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS    

非均勻輻射條件下光伏陣列建模及運(yùn)行穩(wěn)定性分析    張淵明;孫彥廣;張?jiān)瀑F;

基于ARM7與CC2530的光伏匯流箱的設(shè)計(jì)    馬立軍;張?jiān)瀑F;王金鋒;潘秋娟;郭艷鵬;

新型單級(jí)Buck—Boost光伏逆變器的研究    吳鐵洲;柏祎山;周楊;吳麟章;

基于重復(fù)控制的逆變器并聯(lián)技術(shù)    亓迎川;胡榮強(qiáng);

基于動(dòng)態(tài)電容充電的光伏陣列Ⅰ-Ⅴ測(cè)試儀    張國(guó)榮;瞿曉麗;蘇建徽;劉寧;董康;

潔凈能源發(fā)電裝置的研究與設(shè)計(jì)    高金波;劉暢;

單級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略    趙國(guó)強(qiáng);宋占魁;

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)及決策研究    朱震宇

基于Z拓?fù)涞墓夥⒕W(wǎng)逆變器研究    程如岐

有機(jī)基太陽(yáng)能電池中有序結(jié)構(gòu)材料及其界面和性能    楊志勝

光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及電動(dòng)汽車充電站可靠性研究    于蓉蓉

可再生能源發(fā)電政策與環(huán)境效益分析方法研究    秦湘靈

基于LCL濾波器的單相并聯(lián)有源濾波器控制技術(shù)研究    唐詩(shī)穎

微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化與能量管理研究    張穎媛

微電源并網(wǎng)同步檢測(cè)與定功率輸出控制技術(shù)研究    龔宇雷

電力市場(chǎng)和節(jié)能調(diào)度環(huán)境下電力系統(tǒng)調(diào)度與安全問(wèn)題的研究    易仕敏

用于礦燈充電的獨(dú)立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

小型風(fēng)機(jī)并網(wǎng)逆變器研究    馬記

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT及孤島檢測(cè)新方法的研究    于希洋

基于GPRS的河套平原灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究    房永亮

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究及應(yīng)用    李明

光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法研究及實(shí)現(xiàn)    黃克亞

模糊控制在光伏最大功率追蹤預(yù)測(cè)中的應(yīng)用與研究    陳亞峰

光伏水泵系統(tǒng)控制策略研究    陳廣華

小型單相并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電變流器的研究    馮其塔

HIT太陽(yáng)電池硅片處理及復(fù)合透明導(dǎo)電膜的研究    王淑珍

我國(guó)和世界光伏發(fā)電技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)發(fā)展情況比較    時(shí)璟麗;

國(guó)際可再生能源最新動(dòng)態(tài)    錢伯章;

中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展    孫玉星;楊宏;蘇乘風(fēng);

最大功率跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究    楊海柱,金新民

人類理想的新能源——太陽(yáng)能發(fā)電    陳幼松

單周控制的三相PWM逆變器仿真研究    陳賢明;呂宏水;劉國(guó)華;王偉;朱曉東;

基于PID控制和重復(fù)控制的正弦波逆變電源研究    高軍,黎輝,楊旭,王兆安

光伏電源最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法研究    雷元超,陳春根,沈駿,黃躍杰,陳國(guó)呈

逆變器數(shù)字多環(huán)控制技術(shù)研究    李俊林,熊健,康勇

并網(wǎng)光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的一種改進(jìn)措施及其仿真和實(shí)驗(yàn)研究    楊海柱;金新民;

單級(jí)高頻鏈逆變技術(shù)研究    李偉

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究    鄭詩(shī)程

光伏陣列故障狀態(tài)的識(shí)別研究    王培珍

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實(shí)現(xiàn)    吳理博

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及孤島檢測(cè)新技術(shù)的研究    張超

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭勇

帶逆變器負(fù)載的直直變換器的設(shè)計(jì)    盧旭倩

光伏并網(wǎng)控制方法和系統(tǒng)的研究    汪進(jìn)進(jìn)

基于重復(fù)控制技術(shù)的數(shù)字式逆變電源的研究    游志青

數(shù)字式能量回饋系統(tǒng)的研究    柳鵬

基于DSP的電源數(shù)字控制研究    李春燕

推挽正激及其軟開(kāi)關(guān)電路的研究與實(shí)現(xiàn)    戴衛(wèi)力

單級(jí)式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究    焦在強(qiáng)

單相逆變器重復(fù)控制和雙環(huán)控制技術(shù)研究    李俊林

光伏并網(wǎng)/獨(dú)立供電兩用逆變電源的研究    吳杰

負(fù)載獲得最大功率問(wèn)題及推論    李月華!天津

最大功率是指什么?    陳功;

對(duì)一道電工基礎(chǔ)習(xí)題的辨析    陳旭昌;

中國(guó)研發(fā)出世界最大功率LED光源    

中國(guó)研發(fā)出世界最大功率LED光源    章從福;

“電路允許最大功率”題切入點(diǎn)    鐘浩然;

負(fù)載獲取最大功率分析及計(jì)算    徐麗艷

新車報(bào)價(jià)    

《中國(guó)新時(shí)代》雜志2006年度豪華商務(wù)轎車評(píng)選候選車型    

中國(guó)研發(fā)出世界最大功率LED光源并掌握封裝技術(shù)    

風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率控制策略研究    馮乾;趙沛坤;梁俊霞;朱安西;施輝偉;朱炯;涂潔磊;

光伏發(fā)電最大功率跟蹤控制方法的研究    李星辰;王琳;

太陽(yáng)能與市電并聯(lián)供電之LED交通號(hào)志系統(tǒng)研制    趙貴祥;李仁豪;嚴(yán)坤龍;

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高頻感應(yīng)加熱電壓型逆變器功率控制研究    張智娟

不確定性條件下風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制方法研究    張珍珍

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最佳功率點(diǎn)跟蹤的研究    崔杏杏

左云風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)最大功率的跟蹤控制方法及應(yīng)用    張鵬

永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率跟蹤算法研究    道日娜

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用研究    劉學(xué)

支持向量機(jī)回歸算法預(yù)測(cè)局部遮陰光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率    趙丹

5KW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)的研究    廖紅偉

基于單周期控制的風(fēng)力發(fā)電最大功率追蹤控制策略研究    林震

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及控制策略的研究    吳偉標(biāo)

離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器的研究與設(shè)計(jì)    陶海亮

光伏發(fā)電系統(tǒng)中最大功率追蹤控制研究    張群