單相光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的研究

【摘要】：隨著人類社會的不斷發(fā)展,人們對物質(zhì)的需求不斷提升,對能源的要求也與日俱增,但是地球上不可再生的化石能源儲量有限,尋找清潔能源代替化石能源也就迫在眉睫。太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源有著廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,光伏發(fā)電技術(shù)也逐漸走進人們的視線。隨著光伏電池組件成本的降低,光伏發(fā)電技術(shù)的不斷成熟,光伏發(fā)電技術(shù)將越來越受到人們的關(guān)注,我國已將光伏發(fā)電列入“十二五”規(guī)劃重點發(fā)展的對象。 本文闡述了小功率太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、電路拓撲結(jié)構(gòu)、控制原理設(shè)計等問題,就光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵問題如：逆變器輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相、光伏電池陣列最大功率跟蹤控制和光伏發(fā)電系統(tǒng)的獨立發(fā)電與并網(wǎng)發(fā)電模式間的切換等問題作了詳細分析,對光伏逆變器控制進行仿真實驗,針對單電流環(huán)控制的不足,提出了相應(yīng)的雙環(huán)控制策略,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究具有一定的參考價值。 本論文首先對目前太陽能的發(fā)展?fàn)顩r做了簡要介紹,對單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成進行了簡要的闡述,給出單相光伏發(fā)電系統(tǒng)一個總體的概念；其次,研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率跟蹤環(huán)節(jié),結(jié)合電導(dǎo)增量法最大功率跟蹤控制策略,采用Matlab/Simulink搭建系統(tǒng)仿真模型,針對太陽能電池在不同條件下的輸出特性進行功率跟蹤實驗分析,選用80C196KC單片機芯片作為Boost變換電路的控制器,對控制器硬件的電路和軟件進行了設(shè)計；第三,對太陽能光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)作了詳細的分析,闡述了光伏逆變器獨立工作模式和并網(wǎng)工作模式的相互轉(zhuǎn)換,采用一種采用三相逆變器模塊作為單相并網(wǎng)逆變器,實現(xiàn)逆變和交流系統(tǒng)切換的功能；最后,對并網(wǎng)逆變器的控制策略進行了研究,針對單電流環(huán)控制存在的不足本文采用了雙環(huán)的控制方法,并對電流內(nèi)環(huán)控制和引入電壓前饋補償電流內(nèi)環(huán)控制進行對比,通過PSIM軟件進行了仿真研究,驗證其可行性。由于仿真結(jié)果得出的輸出并網(wǎng)電流存在紋波問題,產(chǎn)生紋波的原因跟參數(shù)的選擇之間的關(guān)系通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和仿真實驗進行了驗證,得出紋波電流的大小與直流側(cè)電壓和電感的取值有密切的關(guān)系。 【關(guān)鍵詞】：光伏逆變器 最大功率跟蹤 Boost升壓變換器 雙環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景及意義11-13
• 1.1.1 課題研究的背景11
• 1.1.2 課題研究的意義11-13
• 1.2 光伏發(fā)電在國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的基本現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的基本現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹16-23
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類16-18
• 2.1.1 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)16
• 2.1.2 并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)16-17
• 2.1.3 混合式發(fā)電系統(tǒng)17-18
• 2.2 并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)18-22
• 2.2.1 單相光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的組成18-20
• 2.2.2 并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電路拓撲20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 最大功率跟蹤問題的研究23-40
• 3.1 太陽能電池的原理及輸出特性23-26
• 3.1.1 太陽能電池的基本原理與構(gòu)造23-24
• 3.1.2 太陽能電池的輸出特性24-26
• 3.2 最大功率理論分析26-27
• 3.3 常用最大功率點跟蹤方法分析與比較27-31
• 3.3.1 電壓反饋法27
• 3.3.2 直線近似法27-28
• 3.3.3 功率擾動觀察法28-29
• 3.3.4 電導(dǎo)增量法29-31
• 3.4 DC/DC變換電路的MPPT功能實現(xiàn)31-39
• 3.4.1 典型的DC/DC變換電路和實現(xiàn)功率跟蹤變換電路的選取31-35
• 3.4.2 Boost變換器實現(xiàn)最大功率點跟蹤拓撲電路設(shè)計35-37
• 3.4.3 Boost變換電路參數(shù)選取37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 最大功率跟蹤系統(tǒng)的仿真實驗與系統(tǒng)設(shè)計40-50
• 4.1 基于電導(dǎo)增量法的最大功率跟蹤仿真實驗及系統(tǒng)控制電路設(shè)計40-45
• 4.2 基于80C196KC芯片的硬件電路和軟件設(shè)計45-49
• 4.2.1 基于80C196KC芯片硬件電路設(shè)計45-48
• 4.2.2 軟件設(shè)計48-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第5章 并網(wǎng)逆變器及控制算法實現(xiàn)50-69
• 5.1 光伏并網(wǎng)逆變器的選擇50-55
• 5.1.1 并網(wǎng)型光伏發(fā)電逆變器的選擇要求50-51
• 5.1.2 改進的并網(wǎng)逆變器設(shè)計51-53
• 5.1.3 改進后的并網(wǎng)逆變器工作原理53-55
• 5.2 并網(wǎng)逆變器控制策略55-64
• 5.2.1 單電流環(huán)模型分析及控制器設(shè)計56-59
• 5.2.2 單電流環(huán)控制仿真實驗和結(jié)果分析59-60
• 5.2.3 引入電壓前饋內(nèi)環(huán)控制策略及仿真分析60-64
• 5.3 對實驗結(jié)果產(chǎn)生的紋波電流分析64-68
• 5.3.1 紋波電流數(shù)學(xué)分析64-66
• 5.3.2 參數(shù)變化對紋波電流的影響仿真實驗66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74

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綠色能源為奧運增光添彩    任啟平祝福艷 張一鳴 張麗婭

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