單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與MPPT的研究與實現(xiàn)

【摘要】：當(dāng)今世界能源短缺問題非常嚴(yán)重,我們一直在努力開發(fā)新能源,風(fēng)能、生物質(zhì)能、水能、太陽能等可再生能源成為新能源主要開發(fā)對象。在這當(dāng)中,太陽能成為可再生能源的重要發(fā)展方向,其資源潛力巨大,環(huán)境污染低,同時具有安裝靈活,與其他能源資源互補能力強的優(yōu)點。在近年的全球可再生能源總量平均年增長率排名中,太陽能光伏發(fā)電位列第一,成為能源的重要發(fā)展方向。 本文研究了單相單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及MPPT技術(shù)。從基本逆變器結(jié)構(gòu)出發(fā),設(shè)計電路參數(shù)結(jié)構(gòu),在Matlab的Simulink中搭建仿真模型。同時研究最大功率點跟蹤技術(shù),將研究的新型MPPT算法在仿真模型中驗證,并最后在實際系統(tǒng)中應(yīng)用。 首先,分析逆變器結(jié)構(gòu),分別設(shè)計前級電路儲能濾波電容,后級濾波電感和SPWM預(yù)測算法。根據(jù)所設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)與參數(shù),在Matlab的Simulink中建立仿真模型,完成DC-AC逆變功能,實現(xiàn)交流逆變電流THD5%。其次,研究最大功率點跟蹤技術(shù)。分析經(jīng)典MPPT算法—恒定電壓法、擾動觀測法、三點重心法及電導(dǎo)增量法。根據(jù)經(jīng)典算法及光伏電池工作點隨環(huán)境轉(zhuǎn)移特性,設(shè)計新型改進(jìn)的擾動觀測法和電壓閉環(huán)dp/dv補償法。將新型MPPT算法在仿真模型Embeded Function中編程實現(xiàn),并通過示波器檢測最大功率點跟蹤效果和逆變效率,與經(jīng)典算法進(jìn)行比較分析,得到令人滿意的結(jié)果。最后設(shè)計了硬件系統(tǒng)與軟件程序,使逆變系統(tǒng)正常工作。在DSP2812上實現(xiàn)了MPPT算法,最終交流逆變電流THD小于5%,最大功率點跟蹤效率大于99%。 本文給出了詳細(xì)的實驗仿真模型和算法,搭建的實驗軟硬件平臺可靠性高,波形數(shù)據(jù)可靠,逆變功率可達(dá)3000W,并成功并入電網(wǎng)發(fā)電。 【關(guān)鍵詞】：單級式光伏逆變器 新型MPPT算法 基于電壓閉環(huán)和dp/dv補償MPPT算法 DSP2812
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景、意義及相關(guān)技術(shù)11-13
• 1.2 單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點14-16
• 參考文獻(xiàn)16-18
• 第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 單級式光伏逆變系統(tǒng)分類18-21
• 2.2.1 可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)與不可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)18-19
• 2.2.2 單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-21
• 2.3 逆變電路原理21-25
• 2.3.1 電壓型逆變電路21-22
• 2.3.2 SPWM逆變方法原理介紹22-23
• 2.3.3 死區(qū)的產(chǎn)生及補償23-24
• 2.3.4 滯環(huán)控制方式24-25
• 2.4 單級式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計25-28
• 2.4.1 單級式逆變主電路拓?fù)?/span>25-26
• 2.4.2 主電路工作狀態(tài)分析26-28
• 2.5 前級電路分析28-31
• 2.6 后級電路設(shè)計31-34
• 2.6.1 SPWM及預(yù)測控制模型31-32
• 2.6.2 交流側(cè)濾波電感設(shè)計32-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 參考文獻(xiàn)35-36
• 第三章 最大功率點跟蹤研究36-70
• 3.1 引言36
• 3.2 光伏電池介紹36-39
• 3.2.1 光伏電池工作原理36-37
• 3.2.2 光伏電池等效模型37-39
• 3.3 光伏電池特性分析39-44
• 3.3.1 太陽能電池組工作特性39-41
• 3.3.2 太陽能電池組工作點轉(zhuǎn)移特性41-44
• 3.4 經(jīng)典MPPT算法分析44-50
• 3.4.1 恒定電壓法(Constant Voltage Tracking-CVT)44-45
• 3.4.2 擾動觀測法45-47
• 3.4.3 基于改進(jìn)的擾動觀測法-三點重心法47-49
• 3.4.4 電導(dǎo)增量法49-50
• 3.5 新型智能算法50-66
• 3.5.1 基于電流積差的MPPT算法51-54
• 3.5.2 改進(jìn)的擾動觀測法54-60
• 3.5.3 基于電壓閉環(huán)dp/dv補償最大功率點跟蹤技術(shù)60-66
• 3.6 小結(jié)66-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 第四章 系統(tǒng)仿真及驗證70-89
• 4.1 引言70
• 4.2 仿真參數(shù)設(shè)計70
• 4.3 光伏電池仿真模型70-72
• 4.4 主電路仿真模型72-74
• 4.5 控制電路仿真模型74-77
• 4.6 仿真結(jié)果及分析77-87
• 4.6.1 改進(jìn)型擾動觀測法實驗結(jié)果及分析78-81
• 4.6.2 基于電壓閉環(huán)及dp/dv補償?shù)腗PPT控制結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果81-86
• 4.6.3 兩種新型MPPT算法比較與總結(jié)86-87
• 4.7 小結(jié)87-88
• 參考文獻(xiàn)88-89
• 第五章 單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與MPPT的實現(xiàn)89-107
• 5.1 引言89
• 5.2 硬件電路設(shè)計89-97
• 5.2.1 功率逆變主回路電路設(shè)計89-92
• 5.2.2 采樣控制回路設(shè)計92-94
• 5.2.3 驅(qū)動電路設(shè)計94-96
• 5.2.4 電源電路設(shè)計96-97
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計97-103
• 5.3.1 軟件流程框圖97-98
• 5.3.2 各部分軟件實現(xiàn)分析98-103
• 5.4 實驗設(shè)備及結(jié)論103-106
• 5.4.1 實驗平臺軟硬件設(shè)置103-105
• 5.4.2 實驗結(jié)果105-106
• 參考文獻(xiàn)106-107
• 第六章 總結(jié)與展望107-109
• 作者攻讀碩士期間參加的項目和發(fā)表的論文109-111
• 致謝111

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