500W光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)

【摘要】： 21世紀(jì)以來(lái),能源危機(jī)和環(huán)境污染正逐漸成為困擾世界各國(guó)的兩大難題。為了現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用正越來(lái)越被人類(lèi)所重視。作為無(wú)污染的綠色能源之一的太陽(yáng)能,正逐漸從替代能源向基礎(chǔ)能源邁進(jìn)。光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽(yáng)能光伏利用的主要形式,必將得到迅速的發(fā)展。 本論文在此背景下,對(duì)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件—并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了較為深入的研究,以最大限度的利用太陽(yáng)能,無(wú)污染回饋電網(wǎng)為主要目標(biāo),采用Infineon公司生產(chǎn)的XE164F單片機(jī)進(jìn)行控制,開(kāi)展了太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章首先分析比較了光伏并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)和控制策略,確定本文所設(shè)計(jì)的單相光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級(jí)不隔離式并網(wǎng)結(jié)構(gòu)并分析了系統(tǒng)所采用的兩級(jí)控制策略;其次,分析了太陽(yáng)能電池的模型及輸出特性,比較了幾種常用的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制方法,確定本文采用了一種變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀(guān)察法進(jìn)行MPPT,并且針對(duì)本文所設(shè)計(jì)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)逆變器提出了MPPT控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程;然后,分析了產(chǎn)生孤島效應(yīng)的原因,說(shuō)明了它的危害和添加反孤島效應(yīng)保護(hù)的必要性,分別對(duì)孤島效應(yīng)的主動(dòng)和被動(dòng)檢測(cè)法進(jìn)行了介紹,針對(duì)傳統(tǒng)帶正反饋主動(dòng)頻率偏移(AFDPF)孤島檢測(cè)方法的缺陷和我國(guó)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況,采用了一種周期擾動(dòng)AFDPF方法進(jìn)行孤島檢測(cè)。 根據(jù)系統(tǒng)的整體控制方案,本文最后給出了光伏并網(wǎng)逆變器的完整設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)思想,給出了系統(tǒng)主電路中重要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì),以及變換器關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì),同時(shí)給出了整個(gè)系統(tǒng)以及各個(gè)中斷任務(wù)的軟件流程圖。最后試制了一臺(tái)500W的原理樣機(jī),進(jìn)行了原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的可行性。? 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 光伏并網(wǎng)逆變器 最大功率點(diǎn)跟蹤 孤島檢測(cè) 數(shù)字控制 光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)?
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題背景13-15
• 1.1.1 全球能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題13
• 1.1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)13-14
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀和趨勢(shì)14-15
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)15-19
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成與分類(lèi)15-18
• 1.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的關(guān)鍵技術(shù)18-19
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理21-29
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21-25
• 2.1.1 并網(wǎng)逆變器的選擇21-22
• 2.1.2 并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)22-25
• 2.1.3 系統(tǒng)總體方案25
• 2.2 系統(tǒng)工作原理25-28
• 2.2.1 前級(jí)Boost 電路的工作原理25-27
• 2.2.2 后級(jí)單相全橋逆變器的工作原理27
• 2.2.3 并網(wǎng)逆變的電流跟蹤控制方式27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 太陽(yáng)能光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤29-44
• 3.1 光伏電池的原理與輸出特性29-34
• 3.1.1 光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池輸出的影響30
• 3.1.2 溫度對(duì)光伏電池輸出的影響30-31
• 3.1.3 負(fù)載阻抗對(duì)光伏電池的影響31
• 3.1.4 光伏電池的等效電路和數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.1.5 光伏電池在MATLAB 中的仿真模型32-34
• 3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的比較分析34-39
• 3.2.1 恒定電壓法35
• 3.2.2 擾動(dòng)觀(guān)察法35-37
• 3.2.3 電導(dǎo)增量法37-38
• 3.2.4 開(kāi)路電壓法38-39
• 3.2.5 其他MPPT 方法39
• 3.3 變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀(guān)察法的實(shí)現(xiàn)39-41
• 3.4 兩級(jí)結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)控制方法41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法的研究44-60
• 4.1 孤島效應(yīng)及其危害44
• 4.2 孤島效應(yīng)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)44-45
• 4.3 并網(wǎng)系統(tǒng)孤島形成時(shí)等效模型45-47
• 4.4 常用孤島檢測(cè)方法比較47-53
• 4.4.1 被動(dòng)法檢測(cè)孤島效應(yīng)47-49
• 4.4.2 主動(dòng)法檢測(cè)孤島效應(yīng)49-52
• 4.4.3 其它方法檢測(cè)孤島效應(yīng)52-53
• 4.5 周期擾動(dòng)AFDPF 方法的研究53-59
• 4.5.1 AFD 方法的缺陷53-55
• 4.5.2 周期擾動(dòng)AFDPF 方法的實(shí)現(xiàn)55-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第五章 基于XE164F 的單相光伏并網(wǎng)逆變器軟硬件設(shè)計(jì)60-78
• 5.1 系統(tǒng)技術(shù)條件60
• 5.2 硬件電路設(shè)計(jì)60-68
• 5.2.1 Boost 電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)60-62
• 5.2.2 逆變器主要參數(shù)設(shè)計(jì)62-65
• 5.2.3 并網(wǎng)側(cè)交流電流采樣電路65-66
• 5.2.4 電網(wǎng)電壓相位采樣電路66
• 5.2.5 保護(hù)電路66-67
• 5.2.6 MOS 管驅(qū)動(dòng)電路67-68
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)68-77
• 5.3.1 Infineon 公司XE164F 單片機(jī)簡(jiǎn)介68-69
• 5.3.2 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)69-71
• 5.3.3 MPPT 控制T1 中斷子程序71
• 5.3.4 前級(jí)T13 周期中斷子程序71-72
• 5.3.5 后級(jí)T12 周期中斷子程序72-75
• 5.3.7 數(shù)字PI 環(huán)子程序75-76
• 5.3.8 故障處理子程序76-77
• 5.3.9 軟件抗干擾措施77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第六章 系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)78-89
• 6.1 系統(tǒng)的建模與仿真78-83
• 6.2 最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)驗(yàn)83-85
• 6.3 逆變器并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)85-86
• 6.4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)86-88
• 6.5 本章小結(jié)88-89
• 第七章 總結(jié)與展望89-91
• 7.1 本文主要工作89
• 7.2 今后工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 致謝96-97
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文97

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基于狀態(tài)空間理論的PWM逆變電源控制技術(shù)研究    彭力

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三相大功率PWM整流器系統(tǒng)的研究    張曉峻

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雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行能力優(yōu)化策略    王志明

基于DSP2812的5kW光伏逆變器研制    李振東

基于DSP與ARM雙處理器的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的研究    王岳鋒

電動(dòng)車(chē)車(chē)載光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    鐘長(zhǎng)藝

單相5kw光伏并網(wǎng)逆變器的研制    湯濟(jì)澤

光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)    陳愛(ài)龍

移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究    張武勤

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供電電壓不平衡時(shí)系統(tǒng)中周期性負(fù)荷能耗和溫升的試驗(yàn)研究    牟樹(shù)貞;趙海森;劉芹;

基于最少拍和重復(fù)控制的光伏并網(wǎng)逆變器的研究    劉永靜;張樵夫;

光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望    艾欣;韓曉男;孫英云;

基于單周控制有源電力濾波器的微網(wǎng)諧波抑制研究    秦美翠

國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展綜述    李文婷,劉宏,陳慧玲

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青海省太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀    張治民

建筑一體化光伏并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用和前景    李文婷

滯環(huán)比較PWM跟蹤控制分析    雷元超,陳春根,陳國(guó)呈

軟件鎖相技術(shù)在模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用    潘志浩,陳惠民

線(xiàn)性光耦HCNR200在電流采樣中的應(yīng)用    李海波,林輝

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新型同步發(fā)電機(jī)PWM勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的研究    郭寶玥

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)    程雅麗

SPWM逆變器帶極點(diǎn)配置的重復(fù)控制研究    田斌

SPWM逆變器控制技術(shù)研究    何中一