基于IGBT逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的建模與仿真研究

【摘要】：隨著人們對能源的需求不斷增長,加上原始的一次能源可用量越來越少,人們迫切需要尋找新能源來促進(jìn)社會穩(wěn)定的發(fā)展和不斷進(jìn)步。太陽能以其含量豐富、取之不盡、最清潔、最現(xiàn)實、最有可能大規(guī)模開采利用等優(yōu)點(diǎn)受到了世界各國的關(guān)注,必將成為下一代可再生能源的首選。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電作為最重要的太陽能利用方式,必將得到了較多的研究。 本文根據(jù)太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的框架,依次研究了太陽能光伏電池、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)和逆變技術(shù),建立起它們的數(shù)學(xué)模型,最后使用MATLAB仿真工具,搭建仿真模型實驗。 1.太陽能光伏電池是一種比較特殊的儲能器件,它不是普通的恒流源(電流大小在工作中有變化),也不是一般的恒壓源(在工作中電壓也有變化),而是一種非線性的直流電源,它的輸出伴隨著太陽的光照強(qiáng)度、負(fù)載的大小等因素的變化而實時變化。本文詳細(xì)分析了太陽能光伏電池的物理和電路特性,并建立其數(shù)學(xué)模型和仿真模型,為后續(xù)環(huán)節(jié)的研究提供理論基礎(chǔ)和模型參考。 2.最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)(MPPT)在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位,太陽能光伏電池是否工作在最大功率點(diǎn)處,直接會影響到太陽能的轉(zhuǎn)換效率。因此,本文著重討論了該技術(shù),提出了改進(jìn)的并網(wǎng)系統(tǒng)中的最大功率點(diǎn)跟蹤方法,闡述了它的工作流程,建立仿真模型,實驗驗證了它有效克服了傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法的震蕩問題、跟蹤速度慢和不能防干擾等缺點(diǎn)。 3.將太陽能產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化成普通電網(wǎng)工作的交流電的逆變技術(shù)是太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的核心,本文結(jié)合DSP的優(yōu)點(diǎn),重點(diǎn)分析了利用DSP自帶的事件管理器產(chǎn)生SVPWM波形去控制IGBT的開通,以實現(xiàn)逆變技術(shù)。本文首先建立SVPWM的控制方法的數(shù)學(xué)模型,再結(jié)合內(nèi)外雙環(huán)控制方法建立了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真模型,通過仿真,驗證系統(tǒng)的可行性,為以后的硬件設(shè)計和樣機(jī)的搭建提供較可靠的理論基礎(chǔ)和模型。 【關(guān)鍵詞】：太陽能光伏發(fā)電 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT) SVPWM控制 IGBT 建模 仿真 雙環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 論文摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-13
• 1.1 課題研究的背景及意義11
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述11-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第二章 太陽能電池的特性分析與最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究13-27
• 2.1 太陽能電池的特性分析與數(shù)學(xué)模型13-16
• 2.1.1 太陽能電池的基本原理13
• 2.1.2 太陽能電池的等效電路及數(shù)學(xué)模型13-15
• 2.1.3 太陽能電池組件15-16
• 2.2 太陽能電池的I-V輸出特性16-17
• 2.3 影響太陽能電池組件輸出特性的主要因素17-19
• 2.4 最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究19-26
• 2.4.1 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的原理19-20
• 2.4.2 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的比較20-22
• 2.4.3 最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的設(shè)計22-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 第三章 基于IGBT逆變器的控制算法的研究27-45
• 3.1 絕緣柵雙極型三極管(IGBT)簡介27-31
• 3.1.1 IGBT的特性27-30
• 3.1.3 IGBT的擎住效應(yīng)30-31
• 3.2 并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)31-33
• 3.2.1 并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浞诸?/span>31-32
• 3.2.2 并網(wǎng)逆變器的輸出電流控制方案32-33
• 3.3 基于SVPWM的太陽能光伏并網(wǎng)控制方法的研究33-41
• 3.3.1 矢量控制中的坐標(biāo)變換33-35
• 3.3.2 并網(wǎng)逆變器空間電壓矢量的定義35-37
• 3.3.3 SVPWM扇區(qū)判斷的數(shù)學(xué)模型37-39
• 3.3.4 合成矢量的作用時間39-40
• 3.3.5 合成矢量作用時間的切換點(diǎn)40-41
• 3.4 并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)41-44
• 3.5 小結(jié)44-45
• 第四章 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模45-52
• 4.1 太陽能光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的建模46-47
• 4.1.1 太陽能光伏電池的建模46
• 4.1.2 太陽能光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤的仿真建模46-47
• 4.2 SVPWM控制方法的建模47-50
• 4.2.1 SVPWM扇區(qū)判斷的仿真建模47-48
• 4.2.2 合成矢量作用時間的建模48-49
• 4.2.3 合成矢量作用時間切換點(diǎn)的建模49-50
• 4.2.4 SVPWM控制方法的建模50
• 4.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的建模50-51
• 4.4 小結(jié)51-52
• 第五章 仿真實驗結(jié)果與分析52-59
• 5.1 太陽能光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤的仿真結(jié)果52
• 5.2 SVPWM控制算法的仿真結(jié)果52-53
• 5.3 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真結(jié)果53-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59-60
• 6.2 展望60-61
• 附錄61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65

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