單相光伏發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)控制策略的研究

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、人口的快速增長和人民生活水平的提高,傳統(tǒng)能源即將面臨著被消耗完的威脅,再加上對環(huán)境污染的問題日益嚴峻,因此開發(fā)可利用的新能源勢在必行。太陽能具有無污染、無噪聲、可再生、分布廣泛等突出優(yōu)點,受到世界各國的普遍關(guān)注。太陽能利用中的一個重要方面就是光伏并網(wǎng)發(fā)電,近幾年來已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展。并網(wǎng)控制策略做為光伏發(fā)電系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的技術(shù),決定了光伏并網(wǎng)發(fā)電的成敗和質(zhì)量,近來也是研究的重點。 為此,本論文以最為靈活的單相光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,對單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要理論和關(guān)鍵技術(shù)問題進行了研究,從單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要元器件的參數(shù)設(shè)計以及并網(wǎng)的控制策略等方面作了詳細的分析和研究,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個單相光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要內(nèi)容有: 1.介紹了光伏并網(wǎng)逆變器的分類和拓撲結(jié)構(gòu),提出了單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,詳細闡述了無變壓器隔離的單相兩級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理。 2.針對并網(wǎng)逆變器的控制目標的特點,詳細分析了目前常用的并網(wǎng)電流控制策略的優(yōu)缺點,并在此基礎(chǔ)上提出了改進型的雙環(huán)控制策略,用matlab仿真軟件進行了相關(guān)數(shù)學建模和仿真,驗證了控制策略的可行性。 3.針對3kW單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù),采用TMS320LF2407A作為系統(tǒng)主控制器的設(shè)計方案。對Boost主電路和逆變主電路中的關(guān)鍵元器件的參數(shù)的選取做了詳細的分析,并根據(jù)整個系統(tǒng)正常工作的需要,詳細分析了控制電路、驅(qū)動電路和信號調(diào)理電路的設(shè)計。 4.最后搭建了3kW單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的軟硬件實驗平臺,得到了帶阻性負載和并網(wǎng)發(fā)電的實驗結(jié)果,對本文設(shè)計的控制策略進行了實驗驗證。 【關(guān)鍵詞】：單相光伏 并網(wǎng)策略 雙環(huán)控制
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 世界能源形勢與前景預測11-12
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)點12-13
• 1.3 國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展前景13-15
• 1.4 本論文的選題和研究內(nèi)容15-17
• 第二章 單相光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理17-29
• 2.1 單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本原理17-18
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的分類與拓撲結(jié)構(gòu)18-22
• 2.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分類18-19
• 2.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2.3 光伏并網(wǎng)逆變器的總體設(shè)計方案21-22
• 2.3 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的工作原理22-28
• 2.3.1 前級DC/DC 升壓電路的工作原理22-25
• 2.3.2 后級全橋逆變主電路的工作原理25-26
• 2.3.3 SPWM 控制原理26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略29-38
• 3.1 光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標29-30
• 3.2 并網(wǎng)逆變器的電流控制策略分析比較30-32
• 3.2.1 電流滯環(huán)比較控制方式30-31
• 3.2.2 固定開關(guān)頻率法31-32
• 3.2.3 其它控制策略32
• 3.3 電流無差拍控制策略32-34
• 3.3.1 無差拍控制的基本原理32-33
• 3.3.2 無差拍控制策略33-34
• 3.4 電壓電流雙閉環(huán)控制策略34-36
• 3.5 本系統(tǒng)采用的控制策略36-37
• 3.5.1 雙環(huán)控制與無差拍控制的比較36
• 3.5.2 改進型的電壓電流控制策略36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計實現(xiàn)38-56
• 4.1 單相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計參數(shù)38-39
• 4.2 光伏并網(wǎng)逆變器硬件設(shè)計39-47
• 4.2.1 BOOST 升壓電感參數(shù)設(shè)計39-40
• 4.2.2 直流母線穩(wěn)壓電容參數(shù)設(shè)計40-41
• 4.2.3 輸出濾波電感參數(shù)設(shè)計41-42
• 4.2.4 逆變主電路開關(guān)管參數(shù)設(shè)計42-43
• 4.2.5 驅(qū)動電路設(shè)計43-44
• 4.2.6 信號調(diào)理電路設(shè)計44-46
• 4.2.7 控制電路設(shè)計46-47
• 4.3 光伏并網(wǎng)逆變器軟件設(shè)計47-55
• 4.3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計47-49
• 4.3.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計49-50
• 4.3.3 中斷服務(wù)子程序設(shè)計50-51
• 4.3.4 數(shù)字鎖相環(huán)的程序設(shè)計51-52
• 4.3.5 PI 環(huán)控制子程序設(shè)計52-54
• 4.3.6 SPWM 程序設(shè)計54-55
• 4.3.7 軟件抗干擾設(shè)計55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 系統(tǒng)仿真與實驗56-63
• 5.1 并網(wǎng)逆變的仿真研究56-58
• 5.1.1 電壓電流雙環(huán)并網(wǎng)逆變仿真56-57
• 5.1.2 市電變化動態(tài)并網(wǎng)仿真57-58
• 5.2 并網(wǎng)逆變實驗與結(jié)果58-62
• 5.2.1 并網(wǎng)逆變器概況58-59
• 5.2.2 各個信號波形59-60
• 5.2.3 輸出接阻性負載實驗波形60-62
• 5.2.4 并網(wǎng)實驗波形62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)和展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63
• 6.2 發(fā)展與展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 附錄一： 部分初始化程序69-72
• 1. 系統(tǒng)初始化程序69
• 2. CAP 捕獲初始化69-70
• 3. 升壓和逆變初始化70-72
• 附錄二： 樣機實物照片72-74
• 1. 強電部分72
• 2. 弱電部分72-73
• 3. DSP 控制板73-74
• 在校期間的研究成果74-75

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