小型光伏發(fā)電逆變器控制方法研究

【摘要】：隨著全世界的人口不斷增長,經濟水平不斷提高,煤、石油和天然氣等能源的消耗越來越多,能源危機已經成為了全球性的問題。與此同時,伴隨著化石能源的消耗會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染,而這一問題不僅對我們自己而且還會對子孫后代的健康造成很大的影響,還會制約社會的發(fā)展,所以新能源的開發(fā)和利用受到越來越多的重視。作為可再生能源的太陽能,它是一種潔凈的能源,它資源豐富,取之不盡,用之不竭,而且不會污染環(huán)境,所以太陽能取代化石能源是保護生態(tài)環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展的必經道路。因而對光伏發(fā)電技術的研究就具有更重要的意義了。 光伏發(fā)電逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心控制部分,本課題就是基于小型的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的控制方法進行的研究。首先介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類和各部分組成,分析了獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量轉換過程,及各部分結構的功能,詳細研究了逆變器的電路結構和工作原理。并且選擇了單項全橋逆變電路作為逆變器的主電路設計方案。 通過對光伏電池的非線性特性進行的研究,建立了數學模型,通過分析和比較最大功率點跟蹤的各種方法,提出了一種新型的MPPT控制方法,實現(xiàn)本文光伏陣列的最大功率點跟蹤；然后對蓄電池的充放電特性進行了分析,設計了充放電控制裝置,選擇了雙閉環(huán)控制方法對蓄電池的充放電進行控制。針對本課題的技術指標,對光伏逆變器的逆變部分進行了電路分析,采用了無差拍控制算法進行控制。 最后將MPPT控制裝置、充放電控制裝置、逆變環(huán)節(jié)結合到一個整體進行總體的控制和分析,分析各個部分之間的耦合關系,提出了一種邏輯控制方法,將幾部分完整的結合到一起,實現(xiàn)了小型光伏發(fā)電逆變器的最終控制。 針對設計方案進行硬件設計,主要包括驅動電路、保護電路、檢測電路、液晶顯示電路和控制電路等,并對控制算法進行軟件設計。最后根據技術指標選擇參數,并根據實驗室平臺進行仿真與實驗,結果驗證了小型光伏發(fā)電逆變器控制算法理論的正確性和可行性。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 MPPT 逆變器 無差拍控制
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 國內外光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-12
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 光伏發(fā)電技術發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹12-14
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類12-13
• 1.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)各部分組成13-14
• 1.4 課題研究目的和主要內容14-15
• 第二章 光伏發(fā)電逆變器設計方案及其工作原理15-25
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)能量變換結構15
• 2.2 光伏逆變器的方案確定15-19
• 2.2.1 光伏逆變器主電路的結構15-17
• 2.2.2 MPPT控制器17-18
• 2.2.3 充放電控制裝置18
• 2.2.4 DC-AC變換器18-19
• 2.3 光伏逆變器各部分工作原理19-23
• 2.3.1 Boost變換電路的工作過程19-21
• 2.3.2 單相全橋逆變電路的工作原理21-23
• 2.4 光伏發(fā)電逆變器的整體設計結構23-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第三章 光伏陣列的最大功率點跟蹤及蓄電池的充放電控制25-40
• 3.1 光伏陣列的技術特性25-27
• 3.1.1 光伏陣列的等效電路及數學模型25-26
• 3.1.2 光伏陣列的I-U特性26-27
• 3.2 常用的最大功率點跟蹤控制方法27-28
• 3.3 改進的最大功率點跟蹤方法28-31
• 3.4 蓄電池的技術特性及其工作原理31-35
• 3.4.1 蓄電池的種類和基本特性參數31-33
• 3.4.2 鉛酸蓄電池的充放電特性33-35
• 3.5 蓄電池的充放電控制策略35-38
• 3.6 本章小結38-40
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的控制方法研究40-50
• 4.1 DC-AC逆變環(huán)節(jié)的控制方法40-41
• 4.1.1 滯環(huán)比較控制方法40-41
• 4.1.2 三角波比較控制方法41
• 4.1.3 無差拍控制方法41
• 4.2 基于無差拍的雙閉環(huán)控制算法的逆變控制41-46
• 4.2.1 逆變環(huán)節(jié)狀態(tài)方程42-43
• 4.2.2 逆變器的雙閉環(huán)控制43-44
• 4.2.3 給定電流的計算44-45
• 4.2.4 逆變橋開關管占空比的計算45-46
• 4.3 光伏逆變器的整體控制過程分析46-49
• 4.3.1 光伏發(fā)電逆變器整體控制框圖46-47
• 4.3.2 系統(tǒng)控制過程分析47-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第五章 光伏發(fā)電逆變器的硬件設計50-61
• 5.1 光伏發(fā)電逆變器的硬件組成50-51
• 5.2 控制電路設計51-54
• 5.2.1 DSP芯片的介紹51
• 5.2.2 鍵盤顯示電路51-52
• 5.2.3 電源電路52-54
• 5.3 驅動電路設計54-55
• 5.3.1 MPPT和充放電裝置驅動電路54
• 5.3.2 逆變裝置的驅動電路54-55
• 5.4 檢測電路設計55-59
• 5.4.1 光伏陣列輸出電流、電壓檢測電路55-57
• 5.4.2 蓄電池的電壓、電流檢測電路57-58
• 5.4.3 輸出交流電壓、電流檢測電路58-59
• 5.4.4 保護59
• 5.5 本章小結59-61
• 第六章 光伏發(fā)電逆變器的仿真與實驗61-69
• 6.1 小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)構成61
• 6.2 逆變器控制方法的軟件實現(xiàn)61-64
• 6.2.1 A/D采樣子程序61-62
• 6.2.2 充電子程序62-63
• 6.2.3 逆變控制子程序63-64
• 6.3 仿真及實驗結果64-68
• 6.3.1 仿真結果64-67
• 6.3.2 實驗結果67-68
• 6.4 本章小結68-69
• 結論69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-74
• 作者簡介74
• 攻讀碩士學位期間研究成果74-75

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