單相光伏電源及并聯(lián)技術(shù)的研究

【摘要】： 在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天,新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視,太陽(yáng)能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏發(fā)電在全世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展,被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最具有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。而光伏電源作為太陽(yáng)能發(fā)電利用中主要的能量變換裝置,是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景,詳細(xì)地分析了光伏電源的研制過程,并在實(shí)驗(yàn)室前期工作的基礎(chǔ)上完整的分析了1kVA單相光伏電源的設(shè)計(jì)過程,并對(duì)逆變器并聯(lián)進(jìn)行了介紹及初步設(shè)計(jì)。論文的主要工作如下,分為三部分: 第一部分:第一章概述了光伏發(fā)電的意義以及我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景,并且介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容。 第二部分:根據(jù)項(xiàng)目指標(biāo),對(duì)本文采用的DC-DC,DC-AC結(jié)構(gòu),分別進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。第二章就DC部分的主電路和控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),詳細(xì)的介紹了RCD吸收電路和直流輸出LC濾波器參數(shù)以及磁芯選材的設(shè)計(jì),以及多路輸出開關(guān)電源的完整設(shè)計(jì);第三章就AC部分的主電路和控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),詳細(xì)的介紹了系統(tǒng)中LCL濾波參數(shù)的設(shè)計(jì),并對(duì)逆變控制中采用的雙閉環(huán)控制策略在理論上進(jìn)行了詳盡的分析和參數(shù)設(shè)計(jì),以及對(duì)并網(wǎng)中的控制策略進(jìn)行了分析總結(jié);第四章對(duì)接觸到的或系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中涉及到的電磁兼容問題進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)系統(tǒng)效率進(jìn)行了分析。第五章就系統(tǒng)的控制方案從控制流程圖到程序流程圖做了進(jìn)一步分析,最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)電路和控制策略的有效性。 第三部分:第六章對(duì)當(dāng)今流行的逆變器冗余設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了一定的研究。本論文中采用基于下垂特性的冗余控制算法,實(shí)現(xiàn)多逆變器間的無互聯(lián)線的并聯(lián)運(yùn)行,并利用Matlab進(jìn)行了系統(tǒng)仿真,初步驗(yàn)證了該控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 RCD吸收電路 磁性材料 雙閉環(huán) 電磁兼容 下垂特性
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要14-15
• ABSTRACT15-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 課題背景的介紹16-19
• 1.1.1 國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況及發(fā)展方向16-17
• 1.1.1.1 國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況16-17
• 1.1.1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向17
• 1.1.2 我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題17-18
• 1.1.3 當(dāng)前的新機(jī)遇18-19
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹19-22
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成19-20
• 1.2.2 光伏電站用主電路的介紹20
• 1.2.3 光伏電站用逆變器性能要求20-21
• 1.2.4 電流源型光伏電源的介紹21
• 1.2.5 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)介紹21-22
• 1.3 課題的目標(biāo)以及論文的主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 光伏電源的性能指標(biāo)22
• 1.3.2 本文采用的主電路22-23
• 1.3.3 本論文的主要工作23-24
• 第二章 光伏升壓DC-DC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)24-38
• 2.1 改進(jìn)型正激推挽電路介紹24-25
• 2.1.1 DC-DC主電路結(jié)構(gòu)24-25
• 2.1.2 DC-DC主電路動(dòng)態(tài)工作存在問題25
• 2.2 DC-DC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)25-32
• 2.2.1 主電路設(shè)計(jì)25-26
• 2.2.2 MOS管選型以及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.2.1 MOS管選型26
• 2.2.2.2 MOS驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.3 電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)27
• 2.2.4 整流二極管選型以及吸收電路設(shè)計(jì)27-29
• 2.2.4.1 二極管的選型設(shè)計(jì)27-28
• 2.2.4.2 吸收電路的設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.5 整流濾波器的設(shè)計(jì)29-32
• 2.2.5.1 電感參數(shù)設(shè)計(jì)29-30
• 2.2.5.2 磁芯選型30-31
• 2.2.5.3 電容設(shè)計(jì)31-32
• 2.3 輔助開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-37
• 2.3.1 PWM控制芯片介紹32-33
• 2.3.2 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)33-37
• 2.3.2.1 電源性能指標(biāo)33
• 2.3.2.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)33-36
• 2.3.2.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)36-37
• 2.3.2.4 電源原理圖37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 光伏逆變器的硬件設(shè)計(jì)及控制策略分析38-51
• 3.1 逆變主電路選擇38-39
• 3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)39-47
• 3.2.1 主電路介紹39-40
• 3.2.2 采樣電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.2.2.1 電壓采樣電路設(shè)計(jì)40
• 3.2.2.2 電流采樣電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.2.3 過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.2.4 過熱保護(hù)電路設(shè)計(jì)43
• 3.2.5 鎖相電路設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.6 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)44-45
• 3.2.7 濾波器設(shè)計(jì)45-47
• 3.2.7.1 LC濾波器中電感的設(shè)計(jì)45-46
• 3.2.7.2 濾波電容的設(shè)計(jì)46
• 3.2.7.3 并網(wǎng)濾波電感設(shè)計(jì)46
• 3.2.7.4 磁芯選型以及匝數(shù)計(jì)算46-47
• 3.2.7.5 共模電感設(shè)計(jì)47
• 3.3 逆變器控制策略的設(shè)計(jì)47-50
• 3.3.1 雙閉環(huán)控制介紹47-48
• 3.3.2 電流內(nèi)環(huán)的設(shè)計(jì)48-49
• 3.3.3 電壓外環(huán)的設(shè)計(jì)49-50
• 3.4 并網(wǎng)控制策略的介紹50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)及效率分析51-60
• 4.1 電磁兼容設(shè)計(jì)51-58
• 4.1.1 接地設(shè)計(jì)51-53
• 4.1.1.1 數(shù)模地的設(shè)計(jì)52
• 4.1.1.2 本系統(tǒng)地的設(shè)計(jì)52-53
• 4.1.1.2.1 高低壓地52-53
• 4.1.1.2.2 數(shù)字模擬地53
• 4.1.2 變壓器電磁兼容設(shè)計(jì)53-54
• 4.1.2.1 變壓器屏蔽介紹53-54
• 4.1.2.2 系統(tǒng)中變壓器的設(shè)計(jì)54
• 4.1.3 共模噪聲的抑制54-55
• 4.1.4 電壓電流瞬變的抑制55
• 4.1.5 系統(tǒng)中磁珠的應(yīng)用55-56
• 4.1.5 PCB設(shè)計(jì)問題分析56-58
• 4.1.5.1 制板主要原則56
• 4.1.5.2 PCB電磁兼容實(shí)例56-57
• 4.1.5.3 局部電源和IC之間的去耦57-58
• 4.2 功耗及效率分析58-59
• 4.2.1 主電路功耗分析58
• 4.2.2 控制電路功耗分析58
• 4.2.3 系統(tǒng)效率分析58-59
• 4.2.4 散熱器設(shè)計(jì)59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第五章 光伏電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)調(diào)試60-71
• 5.1 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)60-65
• 5.1.1 直流系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)61-62
• 5.1.1.1 直流系統(tǒng)控制方案介紹61
• 5.1.1.2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯處理61-62
• 5.1.1.3 PI控制器的設(shè)計(jì)62
• 5.1.2 交流系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)62-65
• 5.1.2.1 交流系統(tǒng)控制方案的介紹62-63
• 5.1.2.2 雙極性調(diào)制方式的數(shù)字實(shí)現(xiàn)63
• 5.1.2.3 軟件中斷設(shè)計(jì)63-64
• 5.1.2.4 死區(qū)設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.2.5 相位自調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)65
• 5.2 逆變部分仿真65-67
• 5.2.1 仿真原理圖65-66
• 5.2.2 仿真波形66-67
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-70
• 5.3.1 開關(guān)電源調(diào)試67
• 5.3.2 直流系統(tǒng)調(diào)試67-68
• 5.3.3 逆變系統(tǒng)調(diào)試68-69
• 5.3.4 并網(wǎng)調(diào)試69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 基于下垂特性的逆變器并聯(lián)技術(shù)的研究71-82
• 6.1 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)72-77
• 6.1.1 下垂特性控制策略的介紹72-73
• 6.1.2 虛擬阻抗的分析73-74
• 6.1.3 輸出功率檢測(cè)方法74-75
• 6.1.4 IIR濾波器設(shè)計(jì)75-77
• 6.1.4.1 數(shù)字濾波器概述75
• 6.1.4.2 瞬時(shí)功率數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)75-77
• 6.1.4.3 虛擬阻抗數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)77
• 6.2 并聯(lián)系統(tǒng)的方案實(shí)現(xiàn)及其仿真77-79
• 6.2.1 參考電壓的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)77-78
• 6.2.2 控制系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)78-79
• 6.2.2.1 MATLAB仿真介紹78-79
• 6.2.2.2 仿真波形79
• 6.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)79-80
• 6.3.1 下垂特性算法實(shí)現(xiàn)79-80
• 6.3.2 逆變器并聯(lián)實(shí)現(xiàn)的構(gòu)想80
• 6.4 總結(jié)與展望80-82
• 附錄82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 致謝86-87
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表87

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三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制    葉穎

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異步電機(jī)全階磁鏈觀測(cè)器的設(shè)計(jì)分析及其應(yīng)用研究    鄧歆

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高速大推力直線感應(yīng)電機(jī)的電磁理論與設(shè)計(jì)研究    楊通

基于磁粉離合器的汽車起步控制策略研究    吳曉剛

開關(guān)電源的協(xié)同控制理論及脈寬調(diào)制應(yīng)用技術(shù)研究    王前

Buck型逆變器高階系統(tǒng)布爾型滑模控制及反饋線性化最優(yōu)控制研究    陳江輝

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)    曹建

用于礦燈充電的獨(dú)立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

小型風(fēng)機(jī)并網(wǎng)逆變器研究    馬記

開關(guān)型YAG脈沖激光電源系統(tǒng)的研究    趙航

半導(dǎo)體激光器智能化電源設(shè)計(jì)    趙鵬

大功率軟開關(guān)氙燈電源的研究    韓春霞

連續(xù)弧等離子點(diǎn)火電源技術(shù)研究    陳明敏

PID參數(shù)自整定方法研究與控制器研制    孟祥泉

絕緣子直流絕緣電阻測(cè)量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    王輝

基于軟開關(guān)技術(shù)的不平衡半橋式逆變電源設(shè)計(jì)    梁保鋒

電動(dòng)汽車電池功率輸入等效電路模型的比較研究    林成濤;仇斌;陳全世;

一種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)均流的UPS冗余并聯(lián)新方法    邢巖,嚴(yán)仰光

逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的共模電壓和軸電壓的抑制    鐘玉林;趙爭(zhēng)鳴;袁立強(qiáng);

基于UC3909的UPS蓄電池充電器    田黎明;王連軍;宋凌志;

帶有電池模型參數(shù)辨識(shí)的電池管理系統(tǒng)在線維護(hù)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)    蔣波;吳慶勛;姜文強(qiáng);孫紅飛;

光伏系統(tǒng)直流變換器的建模與仿真    周雪松;郭潤(rùn)睿;馬幼捷;

電動(dòng)車用NiMH電池SoC預(yù)測(cè)方法的探討    鄧文蓮,徐鳴謙,沈勇

電源并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)字化均流的研究    李敏;

光伏發(fā)電用推挽正激升壓電源的研究    何占寧;夏東偉;劉玉朋;

采用電流尋優(yōu)的MPPT光伏陣列并網(wǎng)逆變器的研究    張興,張崇巍,孫本新

一種基于dsPIC30F4011的并網(wǎng)逆變器鎖相控制方法    何占寧;夏東偉;劉玉朋;馬秀秀;

功率變換器電磁干擾的建模    袁義生

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

電力電子變換器外特性下垂并聯(lián)控制方法研究    韋統(tǒng)振

PWM逆變器傳導(dǎo)電磁干擾的研究    裴雪軍

MAMDANI模糊系統(tǒng)優(yōu)化理論研究    唐少先

Mamdani模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析理論研究及其在暖通空調(diào)中的應(yīng)用    呂紅麗

功率變流器傳導(dǎo)EMI的近場(chǎng)耦合建模    陳瑋

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及孤島檢測(cè)新技術(shù)的研究    張超

PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)共模EMI抑制方法研究    姜保軍

三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略    劉飛

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    宋玉萍

基于DSP2812的5kW光伏逆變器研制    李振東

含多風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度研究    王爽

9KVA 組合式三相逆變器的研制    陳敏

SPWM三相變頻實(shí)驗(yàn)單元的研制    張雅杰

直流伺服系統(tǒng)的PWM功率放大器應(yīng)用研究    殷文春

三相逆變器DSP控制技術(shù)的研究    楊成林

基于模糊推理的城市配電網(wǎng)供電能力評(píng)估    郭明星

太陽(yáng)電池陣列的工作特性測(cè)試與預(yù)估研究    杜燕

并網(wǎng)/獨(dú)立雙模式雙降壓式半橋逆變器的研究    葉益青

基于斬波調(diào)壓的電機(jī)軟起動(dòng)器的研究與實(shí)現(xiàn)    曹沛

模塊化高頻光伏并網(wǎng)逆變器的研究    劉建光

基于諧振軟開關(guān)的高頻靜電除塵電源的研究    張磊

風(fēng)機(jī)磁懸浮偏航系統(tǒng)的懸浮控制器研究    張立臣

光伏電源友好并網(wǎng)功率接口及混成并網(wǎng)控制研究    李莎

基于FPGA的改進(jìn)光伏系統(tǒng)MPPT算法研究    彭會(huì)鋒

500kW三相光伏并網(wǎng)逆變器的研制    張喜軍

基于光伏發(fā)電預(yù)測(cè)的并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    常維

太陽(yáng)能開發(fā)利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)    高峰,孫成權(quán),劉全根

基于DSP實(shí)現(xiàn)的無差拍控制逆變器    郭衛(wèi)農(nóng),段善旭,康勇,陳堅(jiān)

3kW可調(diào)度型并網(wǎng)逆變器的研制    王斯成,余世杰,王德林,蘇建徽,董路影,沈玉梁

基于正反饋頻率漂移的光伏并網(wǎng)逆變器反孤島控制    楊海柱,金新民

太陽(yáng)能熱利用的現(xiàn)狀和展望    陸維德

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其孤島效應(yīng)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究    鄭詩(shī)程;丁明;蘇建徽;茆美琴;張國(guó)榮;

基于狀態(tài)觀測(cè)器的逆變器數(shù)字雙環(huán)控制技術(shù)研究    郭衛(wèi)農(nóng),陳堅(jiān)

一種新穎的三相四橋臂逆變器解耦控制的建模與仿真    孫馳,畢增軍,魏光輝

三相逆變器不平衡抑制研究    彭力,白丹,康勇,陳堅(jiān)

三相逆變器輸出電壓不平衡的產(chǎn)生機(jī)理分析及其矯正    孫馳;馬偉明;魯軍勇;

6KVA三相逆變器的研制    魏少華

可再生能源并網(wǎng)逆變器的研究    汪飛

可并網(wǎng)正弦波PWM高效光伏逆變器的研究（DC-AC部分）    苗騫