單相數(shù)控光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】： 全球能源危機的日益加劇,太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源,近幾年得到了廣泛的應用。隨著煤、石油、天然氣等能源的緊缺,環(huán)境污染等問題的日益加劇,太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)已成為各國研究的熱點。 隨著數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)和迅速發(fā)展,數(shù)字控制系統(tǒng)的抗干擾能力強、控制規(guī)律靈活、通用性強、可實現(xiàn)先進的控制算法以及實時控制的優(yōu)點使其成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展的方向之一。本文設計了基于DSP(TMS320F2812)控制的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析當前國內(nèi)外光伏發(fā)電的發(fā)展與現(xiàn)狀的基礎上,以單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象,對單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)問題:最大功率跟蹤方法、孤島檢測技術(shù)、并網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略以及軟硬件電路設計等方面作了分析和研究。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心是并網(wǎng)逆變器的設計。本文系統(tǒng)采用雙級式結(jié)構(gòu):前級DC/DC,實現(xiàn)功率變換,為后級逆變提供穩(wěn)定的電壓;后級DC/AC,實現(xiàn)光伏發(fā)電逆變成交流電饋入電網(wǎng)。為克服前級轉(zhuǎn)換效率低的缺點,DC/DC采用LLC諧振變換器,該變換器可以實現(xiàn)原邊開關(guān)管的ZVS開通,副邊整流管的ZCS關(guān)斷,從而提高系統(tǒng)前級的轉(zhuǎn)換效率,為后級DC/AC提供了穩(wěn)定的能量。DC/AC采用SPWM驅(qū)動控制,并網(wǎng)電流控制是設計的重點,通過檢測電網(wǎng)電壓的過零點來實現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相。最后設計了功率為500W的光伏并網(wǎng)系統(tǒng),完成了硬件設計、調(diào)試和部分控制軟件編寫,給出了系統(tǒng)仿真結(jié)果和部分實驗波形,初步驗證了系統(tǒng)設計的正確。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng)發(fā)電 最大功率跟蹤 孤島檢測 LLC變換器 并網(wǎng)電流 過零檢測
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題研究的目的及意義14-15
• 1.1.1 太陽能光伏發(fā)電的目的意義14
• 1.1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究14-15
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國內(nèi)光伏并網(wǎng)逆變器的研究現(xiàn)狀16
• 1.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的介紹16-18
• 1.3.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的分類16-17
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 LLC 諧振變換器20-34
• 2.1 LLC 主電路的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 LLC 諧振變換器的工作原理21-24
• 2.3 LLC 諧振變換器的穩(wěn)態(tài)特性分析24-29
• 2.3.1 基于FHA 的LLC 變換器電路分析24-25
• 2.3.2 LLC 諧振變換器的穩(wěn)態(tài)分析25-27
• 2.3.3 LLC 諧振變換器輸入阻抗分析27-28
• 2.3.4 LLC 諧振變換器參數(shù)對直流增益影響28-29
• 2.4 LLC 諧振變換器的諧振參數(shù)設計29-31
• 2.4.1 設計規(guī)格及技術(shù)參數(shù)29
• 2.4.2 關(guān)鍵參數(shù)設計29-31
• 2.5 LLC 諧振變換器仿真分析31-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 單相并網(wǎng)逆變器的控制策略34-55
• 3.1 單相并網(wǎng)逆變的總體控制34-35
• 3.1.1 并網(wǎng)逆變控制方式34
• 3.1.2 單相并網(wǎng)逆變主電路拓撲結(jié)構(gòu)34-35
• 3.1.3 單相并網(wǎng)逆變的控制目標35
• 3.2 輸出電流控制方式35-37
• 3.2.1 滯環(huán)控制電流瞬時值比較方式35-36
• 3.2.2 定時控制的瞬時值比較方式36
• 3.2.3 SPWM 電流跟蹤方式36
• 3.2.4 改進的SPWM 電流跟蹤方式36-37
• 3.3 單相并網(wǎng)控制系統(tǒng)數(shù)學模型37-44
• 3.3.1 單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變輸出級37-38
• 3.3.2 逆變環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)38
• 3.3.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)PI 參數(shù)的整定38-41
• 3.3.4 擾動Unet 對系統(tǒng)的影響及擾動補償41-43
• 3.3.5 單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)仿真43-44
• 3.4 最大功率跟蹤44-48
• 3.4.1 太陽能電池模型44-46
• 3.4.2 最大功率跟蹤方法46-48
• 3.5 孤島效應48-54
• 3.5.1 孤島效應及危害48
• 3.5.2 孤島檢測的基本方法48-50
• 3.5.3 一種主、被動相結(jié)合的檢測方法50-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第四章 單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件設計55-66
• 4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖55-56
• 4.2 主電路設計56-61
• 4.2.1 LLC 諧振變換器的設計56-58
• 4.2.2 逆變器的設計58-61
• 4.3 控制電路設計61-65
• 4.3.1 LLC 驅(qū)動電路61-63
• 4.3.2 IR2110 驅(qū)動電路63
• 4.3.3 數(shù)字采樣調(diào)理電路63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 系統(tǒng)軟件設計與實驗結(jié)果66-75
• 5.1 軟件設計總體框圖66
• 5.2 SPWM 波產(chǎn)生模塊66-68
• 5.3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊68-69
• 5.4 捕獲(同步)中斷模塊69-70
• 5.5 最大功率跟蹤控制70-71
• 5.6 部分實驗波形71-74
• 5.6.1 L6599 驅(qū)動波形71-72
• 5.6.2 采樣電路波形72
• 5.6.3 PWM 控制波形72-73
• 5.6.4 IR2110 驅(qū)動波形73
• 5.6.5 過零點檢測和電感電流波形73-74
• 5.7 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-76
• 6.1 本文的主要工作75
• 6.2 進一步的工作展望75-76
• 參考文獻76-79
• 致謝79-80
• 碩士期間發(fā)表論文、參與的科研項目及獲得榮譽80-81
• 附錄 1:系統(tǒng)控制電路81

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