1kVA單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的研制

【摘要】：隨著能源短缺和環(huán)境污染的加劇,可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用成為一個(gè)越來(lái)越受到關(guān)注的話題。太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電作為太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的主要方式,漸漸成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。但光伏并網(wǎng)發(fā)電存在幾個(gè)需要解決的問(wèn)題:如何保證太陽(yáng)能電池陣列以最大功率輸出;怎樣保證并網(wǎng)電流具有足夠的正弦度和滿足頻率相位要求;使用什么方法可以保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行具有較高的效率。 本文以單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,首先,詳細(xì)分析了光伏電池的特性和等效模型,根據(jù)光伏電池的特性介紹了三種常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法——固定電壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法的原理,針對(duì)傳統(tǒng)擾動(dòng)法帶來(lái)的跟蹤精度和跟蹤速度問(wèn)題以及由于光照劇烈變化帶來(lái)的“誤判”現(xiàn)象,提出了一種改進(jìn)式的變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法,算法簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)高精度的跟蹤并使光伏電池工作在最大功率點(diǎn)附近。 本文還詳細(xì)分析了光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理和控制方式,對(duì)比分析了兩種單極性SPWM控制方式的特點(diǎn),說(shuō)明了單極性倍頻控制下的并網(wǎng)電流具有較小的THD以及在過(guò)零處可以平滑過(guò)渡,因此本文采用單極性倍頻控制。并搭建了逆變器系統(tǒng)的小信號(hào)模型,結(jié)合雙環(huán)控制策略,給出了雙環(huán)控制系統(tǒng)詳細(xì)的PI參數(shù)設(shè)計(jì)。 最后,本文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成了一臺(tái)1KVA的單相單級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器原理樣機(jī),進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用改進(jìn)的變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法能夠較好的實(shí)現(xiàn)跟蹤精度,對(duì)光伏電池的利用率有較大的提高,系統(tǒng)能夠以較高質(zhì)量的并網(wǎng)電流并入電網(wǎng),諧波含量、功率因數(shù)和效率均能滿足指標(biāo)要求。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 光伏發(fā)電 最大功率點(diǎn)跟蹤 并網(wǎng)逆變器 PID控制 正弦脈寬調(diào)制
【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】：2011
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 光伏發(fā)電的背景13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景13-16
• 1.2.1 國(guó)外光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀和前景14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)光伏并網(wǎng)發(fā)電的現(xiàn)狀和前景15-16
• 1.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)概述16-21
• 1.3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)16-17
• 1.3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)17-21
• 1.4 本文所做的主要工作21-23
• 第二章 光伏電池特性及其最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的研究23-41
• 2.1 光伏電池特性23-26
• 2.1.1 光伏電池的工作原理23
• 2.1.2 光伏電池的等效模型與輸出特性23-24
• 2.1.3 溫度與光照對(duì)光伏電池特性的影響24-26
• 2.2 光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的研究26-32
• 2.2.1 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤的幾種方法26
• 2.2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤算法的基本原理26-27
• 2.2.3 固定電壓法（Constant Voltage Tracking，CVT）27-28
• 2.2.4 擾動(dòng)觀察法（Perturb&Observe algorithms，P&O）28-30
• 2.2.5 電導(dǎo)增量法（Incremental Conductance Algorithm）30-32
• 2.3 本文采用的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法32-40
• 2.3.1 改進(jìn)的擾動(dòng)觀察法33-34
• 2.3.2 傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法與改進(jìn)的擾動(dòng)觀察法的比較34-40
• 2.4 本章 小結(jié)40-41
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)的研究41-54
• 3.1 單相光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)溥x擇41
• 3.2 光伏并網(wǎng)逆變器的控制實(shí)現(xiàn)方式41-47
• 3.2.1 兩種單極性SPWM 調(diào)制原理42-43
• 3.2.2 兩種單極性SPWM 調(diào)制的諧波分析43-45
• 3.2.3 過(guò)零點(diǎn)振蕩45-47
• 3.3 光伏并網(wǎng)逆變器的建模與仿真實(shí)現(xiàn)47-50
• 3.3.1 電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)和控制框圖47-48
• 3.3.2 電壓外環(huán)的傳遞函數(shù)和控制框圖48-50
• 3.4 數(shù)字PI 與模擬PI50-53
• 3.4.1 模擬PI50
• 3.4.2 數(shù)字PI50-51
• 3.4.3 數(shù)字PI 參數(shù)設(shè)計(jì)51-53
• 3.5 本章 小結(jié)53-54
• 第四章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)54-63
• 4.1 光伏系統(tǒng)逆變器的設(shè)計(jì)指標(biāo)54
• 4.2 主功率電路設(shè)計(jì)54-57
• 4.2.1 輸入側(cè)電容設(shè)計(jì)54-55
• 4.2.2 主功率管的選擇55
• 4.2.3 輸出濾波電感L 的設(shè)計(jì)55-57
• 4.3 控制電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.3.1 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)57-58
• 4.3.2 過(guò)零點(diǎn)捕獲電路的設(shè)計(jì)58
• 4.4 硬件保護(hù)電路設(shè)計(jì)58-60
• 4.4.1 輸入過(guò)欠壓和過(guò)流保護(hù)58-59
• 4.4.2 并網(wǎng)電流過(guò)流保護(hù)59-60
• 4.4.3 驅(qū)動(dòng)板故障保護(hù)60
• 4.5 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-62
• 4.5.1 主程序分析與流程61
• 4.5.2 采樣周期中斷分析與流程61-62
• 4.5.3 捕獲周期中斷分析與流程62
• 4.6 本章 小結(jié)62-63
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)波形和分析63-70
• 5.1 引言63
• 5.2 并網(wǎng)逆變器的實(shí)驗(yàn)及討論63-68
• 5.2.1 開(kāi)機(jī)緩啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)63-64
• 5.2.2 鎖相實(shí)驗(yàn)波形64-65
• 5.2.3 IGBT 驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.2.4 普通單極性和單極性倍頻實(shí)驗(yàn)對(duì)比66
• 5.2.5 不同輸出功率下的并網(wǎng)電流波形、PF 和THD66-67
• 5.2.6 逆變系統(tǒng)效率67-68
• 5.3 串電阻的MPPT 實(shí)驗(yàn)及討論68-69
• 5.4 光伏電池陣列的MPPT 實(shí)驗(yàn)69
• 5.5 本章 總結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)70-71
• 6.1 本文工作總結(jié)70
• 6.2 下一步工作70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文76

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基于改進(jìn)擾動(dòng)觀察法的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤    劉邦銀;段善旭;劉飛;徐鵬威;

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并網(wǎng)逆變器LCL接口直接輸出電流控制建模及穩(wěn)定性分析    郭小強(qiáng);鄔偉揚(yáng);顧和榮;王立喬;趙清林;

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分布式電源系統(tǒng)中非線性子系統(tǒng)相互作用研究    王建華

光伏發(fā)電高效利用的關(guān)鍵技術(shù)研究    肖華鋒

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

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的分析與研究    王飛

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實(shí)現(xiàn)    吳理博

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制策略研究    董密

戶用式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制策略的研究    任碧瑩

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭勇

基于電網(wǎng)電壓定向三相并網(wǎng)逆變器的研究    朱曉亮

500W光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)    朱銘煉

微網(wǎng)控制技術(shù)的研究    楊艷天

太陽(yáng)能光伏電池變換器研究    楊杰

三相光伏并網(wǎng)逆變器的分析與研究    韓偉

基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器的研究    魏星

數(shù)字電流滯環(huán)控制的Buck-Boost DC-DC變換器    強(qiáng)新娟

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行分析    靳志會(huì)

UPS逆變器的控制技術(shù)研究    呂曉紅

國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電的新進(jìn)展    昌金銘;

EMI濾波器和開(kāi)關(guān)電源防護(hù)設(shè)計(jì)    區(qū)健昌

CMOS鎖相環(huán)PLL的設(shè)計(jì)研究    李桂華,孫仲林,吉利久

單相PWM整流器主電路參數(shù)選擇探討    唐麗麗,鄭瓊林

小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    李進(jìn)國(guó),金新民

最大功率跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究    楊海柱,金新民

西部省份光伏發(fā)電項(xiàng)目啟動(dòng)    

人類理想的新能源——太陽(yáng)能發(fā)電    陳幼松

電動(dòng)車組PWM整流器—逆變器系統(tǒng)的防脈動(dòng)控制    仲田清,易厚梅

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與戰(zhàn)略對(duì)策    沈輝;舒碧芬;聞立時(shí);

光伏水泵系統(tǒng)及其控制的研究    蘇建徽

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

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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

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究    鄭詩(shī)程

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的分析與研究    王飛

分布式微網(wǎng)電力系統(tǒng)中多逆變電源的并網(wǎng)控制研究    鞠洪新

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實(shí)現(xiàn)    吳理博

光伏并網(wǎng)控制方法和系統(tǒng)的研究    汪進(jìn)進(jìn)

基于雙CPU的UPS控制技術(shù)研究    吳渭

三相逆變器數(shù)字化控制技術(shù)研究    陳佳

多功能智能化高性能正弦波逆變電源的研究    金成日

具有組合功能的智能化通用正弦逆變電源的研制    劉慧文

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SPWM逆變器帶極點(diǎn)配置的重復(fù)控制研究    田斌

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橋式起重機(jī)采用數(shù)字式逆變器提高安全性    掘本貞次 ,童公和

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免疫遺傳算法在逆變器開(kāi)關(guān)優(yōu)化中的應(yīng)用    王健;陳強(qiáng);

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離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逆變器控制技術(shù)研究    曾嶸;年珩;

基于SVPWM的優(yōu)化Z源逆變器控制方法研究    馬文忠;張紅梅;張偉;李耀榮;王志;吳海波;

1kW潮流能發(fā)電裝置逆變器SVPWM技術(shù)的研究與應(yīng)用    張少杰;段鐵群;楊勇;張亮;

一種新型的光伏逆變器SHE-PWM開(kāi)關(guān)模式研究    胡存剛;

交流伺服系統(tǒng)逆變器死區(qū)效應(yīng)分析及其補(bǔ)償策略    裘君;趙光宙;劉棟良;王家軍;

基于非正交坐標(biāo)系的三電平逆變器控制策略研究    祝龍記;張立;

基于模數(shù)混合FPGA的標(biāo)準(zhǔn)正弦波逆變器設(shè)計(jì)    廖家平;張友獎(jiǎng);姚銘;

級(jí)聯(lián)式多電平逆變器控制方法研究    徐憶平;李明;朱美強(qiáng);

基于狀態(tài)空間平均法的光伏并網(wǎng)逆變器控制建模(英文)    楊海柱;金新民;

干熄焦提升機(jī)的電氣控制與故障分析    朱冬平;李航飛;

一種交流光伏模塊系統(tǒng)拓?fù)浣：头抡?nbsp;   王洪禮;陳阿蓮;張承慧;

MCU節(jié)能應(yīng)用是熱點(diǎn) 廠家力推低功耗產(chǎn)品    馮曉偉

SAMSUNG X10北京現(xiàn)代－索納塔    

抽油機(jī)有了專用節(jié)電裝置    焦念友

中外迅馳筆記本大比拼    

300W高效率逆變電源板    廣東 華田

愛(ài)克賽Powerware 9305-130彰顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)    曾憲勇　

長(zhǎng)嶺進(jìn)軍新能源產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 孟民

安凱兩款新能源客車通過(guò)科技成果鑒定    程露

微網(wǎng)逆變器的控制策略及組網(wǎng)特性研究    杜燕

Z源逆變器研究    湯雨

PWM逆變器的控制及并聯(lián)運(yùn)行控制研究    何中一

分布式發(fā)電多逆變器并網(wǎng)孤島檢測(cè)技術(shù)研究    謝東

微網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下阻抗匹配關(guān)系和混雜特性研究    姜世公

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

微網(wǎng)系統(tǒng)并/離網(wǎng)特性與控制策略研究    黃杏

微電網(wǎng)多參數(shù)特性分析及其測(cè)控方法研究    朱艷萍

非線性負(fù)載條件下的逆變器特性研究    陳敏

基于分布式電源的微網(wǎng)控制及運(yùn)行優(yōu)化研究    趙耀

基于Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    王君惠

兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電逆變器的研究    尹越

基于Z源逆變器的直驅(qū)式方波永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究    歐陽(yáng)桂泉

小功率全橋光伏并網(wǎng)型逆變器的技術(shù)研究    周國(guó)祥

柔性逆變器控制策略研究及其Matlab/Simulink仿真實(shí)現(xiàn)    皮海燕

基于PEBB的光伏逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究    張晨云

多模塊并聯(lián)DC/AC電力變換技術(shù)研究    呂世家

基于Quasi-Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)    李豐林

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

逆變器控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究    朱志杰