太陽能光伏發(fā)電雙模式逆變器控制策略研究

【摘要】： 世界能源危機和環(huán)境惡化促使開發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當前的首要任務(wù)。而隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的不斷進步,光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當今能源的一個重要補充,更具備成為未來主要能源的潛力。當前,光伏發(fā)電不斷向低成本、高效率和高功率密度方向發(fā)展,太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 本文主要工作是研究一種光伏發(fā)電并網(wǎng)/獨立雙模式逆變器的控制策略,這種逆變器不僅可靠性好,而且能提高可再生能源利用率。文章對光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進行了闡述,綜合考慮可靠性、工作效率和成本,選擇兩級全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對象,該拓撲結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于小型并網(wǎng)逆變器。 通過分析比較各種電流控制方式,選擇單極性SPWM控制方式來產(chǎn)生本文逆變器控制信號。根據(jù)系統(tǒng)具體情況,在不同的運行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運行時,電網(wǎng)決定逆變器的輸出電壓,逆變器看作電流源,采用電流雙閉環(huán)控制輸出電流;獨立運行時,逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLABSimulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進行仿真。依據(jù)瞬時無功理論,提出一種應(yīng)用在三相電路的軟件鎖相環(huán),仿真結(jié)果顯示該鎖相環(huán)鎖相效果良好。 雙模式逆變器在兩種模式間切換的時候,容易對負載、電網(wǎng)和電源本身造成沖擊和干擾,需要采取有效的切換控制方法來減少這種影響。本文詳細分析了獨立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程,并對不同的切換順序進行比較,并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進行建模仿真,結(jié)果證明了這種模式切換方法的可行性。 介紹了以DSP(TMS320F2812)為核心的控制電路,并對部分硬件設(shè)計進行了分析,給出了部分軟件流程圖。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變器 并網(wǎng)運行 獨立運行 無縫切換
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符號說明11-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 太陽能光伏發(fā)電的背景和優(yōu)勢12-13
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成13-14
• 1.3 光伏發(fā)電的應(yīng)用形式14-17
• 1.3.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)14-15
• 1.3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)15-17
• 1.3.3 混合供電系統(tǒng)17
• 1.4 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及其發(fā)展17-18
• 1.5 本文所做的主要工作18-20
• 第2章 雙模式逆變器結(jié)構(gòu)和控制方式選擇20-30
• 2.1 并網(wǎng)逆變器的分類20-21
• 2.2 濾波器選擇21-22
• 2.3 逆變器的控制方式22-29
• 2.3.1 逆變器輸出電流的控制方式22-26
• 2.3.2 控制方式的仿真與結(jié)果26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 雙模式逆變器控制策略研究30-60
• 3.1 逆變器并網(wǎng)運行電路原理分析30-31
• 3.2 雙模式逆變器控制策略分析─DC/DC部分31-36
• 3.3 雙模式逆變器控制策略分析─DC/AC部分36-50
• 3.3.1 LC濾波器參數(shù)設(shè)計36-37
• 3.3.2 鎖相環(huán)37-40
• 3.3.3 逆變器并網(wǎng)運行40-46
• 3.3.4 逆變器獨立運行46-50
• 3.4 孤島效應(yīng)檢測50-52
• 3.4.1 孤島效應(yīng)的危害和影響50-51
• 3.4.2 孤島效應(yīng)的檢測51-52
• 3.5 兩種模式的切換過程分析52-59
• 3.5.1 模式開關(guān)和并網(wǎng)開關(guān)切換順序分析52-53
• 3.5.2 減少逆變器并網(wǎng)沖擊的措施53
• 3.5.3 兩種模式的具體切換過程53-54
• 3.5.4 仿真與結(jié)果54-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第4章 光伏三相并網(wǎng)控制器的軟硬件設(shè)計60-78
• 4.1 硬件設(shè)計60-72
• 4.1.1 TMS320F2812 DSP芯片的介紹60-61
• 4.1.2 輸入信號調(diào)理電路61-63
• 4.1.3 ADS8364介紹及與DSP的接口設(shè)計63-65
• 4.1.4 PWM輸出及保護電路設(shè)計65-66
• 4.1.5 三極管驅(qū)動電路66-67
• 4.1.6 電流保護電路67-68
• 4.1.7 DSP電源設(shè)計68-69
• 4.1.8 通訊電路設(shè)計69-71
• 4.1.9 PCB板的繪制及注意事項71-72
• 4.2 軟件設(shè)計72-76
• 4.2.1 主程序設(shè)計72-73
• 4.2.2 中斷程序設(shè)計73
• 4.2.3 ADS8364軟件設(shè)計73-74
• 4.2.4 SPWM軟件設(shè)計74-76
• 4.3 本章小結(jié)76-78
• 第5章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 主要內(nèi)容總結(jié)78
• 5.2 進一步工作78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 學位論文評閱及答辯情況表85

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