光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變控制實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：能源危機(jī)和日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染已經(jīng)深深困擾了人類前進(jìn)的步伐,成為了最迫切需要解決的世界性問題。風(fēng)能、太陽能、生物能等新型的清潔能源因其無可比擬的優(yōu)勢而逐漸受到各國的共同關(guān)注,太陽能發(fā)電被公認(rèn)是一種最具有潛力的新型替代能源?？梢灶A(yù)料,在不久的將來,太陽能很快將會在基礎(chǔ)型能源供應(yīng)中占有相當(dāng)重要的地位。 太陽能發(fā)電技術(shù)就是通過光電效應(yīng)由光伏電池板將太陽光轉(zhuǎn)換成為電能的技術(shù),而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)則是需要將太陽能轉(zhuǎn)換成為符合大電網(wǎng)并入要求的交流電,然后接入大電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行。目前太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括太陽能電池板效率、最大功率追蹤和并網(wǎng)逆變幾個(gè)方面,而并網(wǎng)逆變技術(shù)則是整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)。由于目前國內(nèi)研究比較熱門的為兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),因此本文針對該結(jié)構(gòu)類型系統(tǒng)的后級并網(wǎng)逆變部分進(jìn)行了如下研究： 首先,對當(dāng)前國內(nèi)外太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展形勢進(jìn)行了論述,指出了我國研究光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的意義和優(yōu)勢,介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的類型和并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)指標(biāo)。建立了兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,然后對基于電網(wǎng)電壓空間矢量定向的并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)與分析,為后續(xù)的并網(wǎng)控制實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)。比較了幾種電網(wǎng)電壓定向的實(shí)現(xiàn)方法,并確定采用基于電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測的硬件定向方案。介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率輸出的能量關(guān)系以及并網(wǎng)電流的指令獲取。在對逆變器開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)制上采用了SVPWM調(diào)制技術(shù),給出了在DSP控制器上實(shí)現(xiàn)軟件方法SVPWM調(diào)制的具體步驟。 在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面,搭建了兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的后級并網(wǎng)逆變的硬件實(shí)驗(yàn)平臺。介紹了以TMS320F2812為控制器的硬件平臺構(gòu)成,包括對主功率模塊、驅(qū)動電路、保護(hù)電路及過零點(diǎn)檢測電路的設(shè)計(jì)原理分析。按照系統(tǒng)控制策略實(shí)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)編寫了軟件程序系統(tǒng)的主程序、中斷子程序以及各個(gè)功能子模塊程序,為實(shí)驗(yàn)平臺調(diào)試提供了硬件和軟件支持。 在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了軟、硬件系統(tǒng)調(diào)試,完成了獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和部分并網(wǎng)實(shí)驗(yàn),采集了實(shí)驗(yàn)波形。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以看到,本文所采用的控制策略及程序編寫是正確的,硬件系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行,為后續(xù)的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 電網(wǎng)電壓定向 SVPWM
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)12-15
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 我國光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹15-18
• 1.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類15-16
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-18
• 1.4 我國光伏并網(wǎng)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)18-19
• 1.5 論文的主要研究工作19-21
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的原理及控制21-36
• 2.1 電壓型光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型21-26
• 2.1.1 電壓型光伏并網(wǎng)逆變器的原始數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.1.2 坐標(biāo)變換理論22-25
• 2.1.3 在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型25
• 2.1.4 在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略26-29
• 2.3 電網(wǎng)電壓合成矢量定向?qū)崿F(xiàn)方法29-33
• 2.3.1 電網(wǎng)電壓檢測定向29-30
• 2.3.2 電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測定向30-32
• 2.3.3 軟件鎖相環(huán)定向32-33
• 2.4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率輸出33-35
• 2.4.1 光伏電池板的輸出特性33-34
• 2.4.2 光伏并網(wǎng)逆變器的功率輸出34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 電壓空間矢量控制原理及實(shí)現(xiàn)36-49
• 3.1 電壓空間矢量技術(shù)36-41
• 3.1.1 電壓空間矢量的定義36-37
• 3.1.2 逆變器輸出的電壓矢量37-41
• 3.2 電壓空間矢量合成與計(jì)算41-44
• 3.3 SVPWM在DSP上的實(shí)現(xiàn)44-48
• 3.3.1 軟件方案實(shí)現(xiàn)SVPWM的原理44-46
• 3.3.2 不同扇區(qū)下的比較寄存器裝載46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 光伏并網(wǎng)逆變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)49-63
• 4.1 主控制單元49-53
• 4.2 功率模塊53-54
• 4.3 驅(qū)動電路54-58
• 4.3.1 信號緩沖電路55
• 4.3.2 隔離放大電路55-56
• 4.3.3 保護(hù)電路56-57
• 4.3.4 輔助報(bào)警電路57-58
• 4.3.5 驅(qū)動電源選取58
• 4.4 信號檢測電路58-61
• 4.5 過零點(diǎn)檢測電路61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-77
• 5.1 開發(fā)環(huán)境介紹63-64
• 5.2 程序系統(tǒng)整體框架64-65
• 5.3 主程序設(shè)計(jì)65-66
• 5.3.1 主程序結(jié)構(gòu)65
• 5.3.2 看門狗程序65-66
• 5.4 子程序設(shè)計(jì)66-74
• 5.4.1 捕獲中斷子程序66-68
• 5.4.2 定時(shí)器下溢中斷子程序68
• 5.4.3 A/D轉(zhuǎn)換與濾波模塊68-71
• 5.4.4 數(shù)字PI模塊71-73
• 5.4.5 SVPWM生成模塊73-74
• 5.5 程序系統(tǒng)Graph調(diào)試74-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析77-85
• 6.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺77-78
• 6.2 過零點(diǎn)檢測實(shí)驗(yàn)78-79
• 6.3 SVPWM調(diào)制實(shí)驗(yàn)79-80
• 6.4 光伏電池板輸出的A/D采樣80-81
• 6.5 獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)81-83
• 6.6 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)83-84
• 6.7 本章小結(jié)84-85
• 總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 致謝90-91
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果91

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500W光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)    朱銘煉

10kW光伏并網(wǎng)逆變器的研制    劉志強(qiáng)

基于光伏智能功率模塊的單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究    武劍

光伏并網(wǎng)逆變器的研究與實(shí)踐    原慧軍

單相光伏并網(wǎng)逆變器的研制    施韻

微電網(wǎng)三相并網(wǎng)逆變器硬件研究與設(shè)計(jì)    周迪

兩級式光伏并網(wǎng)逆變器及其功率解耦研究    王翀

基于間歇性雙邊無功率擾動的三相并網(wǎng)逆變器孤島檢測研究    張俊

光伏并網(wǎng)逆變器的研究    曹建平