三相單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)綜合控制與應(yīng)用

【摘要】： 光伏發(fā)電作為清潔可再生能源的重要利用形式,得到了飛速發(fā)展。隨著光伏發(fā)電成本降低,效率不斷提高以及政府各項(xiàng)政策的支持,大中型光伏并網(wǎng)電站將成為未來太陽能利用的主要方向之一。 光伏電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是集并網(wǎng)運(yùn)行、最大功率點(diǎn)跟蹤、孤島檢測等關(guān)鍵技術(shù)于一體的復(fù)雜控制系統(tǒng)。本文首先分析了太陽能電池的工作特性,建立基于外特性的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上著重闡述了光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤原理,并對目前常用的干擾觀測法和電導(dǎo)增量法進(jìn)行分析。并網(wǎng)逆變器是功率電路的核心,應(yīng)用于光伏發(fā)電的逆變器拓?fù)浔姸?本文詳細(xì)介紹了三相單級式光伏并網(wǎng)逆變器即四象限電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型、工作原理、控制方法和各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì),為有源逆變控制提供相關(guān)的理論指導(dǎo);孤島是分布式發(fā)電系統(tǒng)特有現(xiàn)象,文章根據(jù)孤島的概念和檢測標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)分析了主動式和被動式孤島檢測方法;在上述理論基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并制作一臺100KVA基于TMS320LF2407為核心控制器,采用同步PI電流控制技術(shù)的三相單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 仿真和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括系統(tǒng)額定功率的并網(wǎng)發(fā)電、最大功率點(diǎn)跟蹤以及孤島檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)、器件參數(shù)選擇以及控制器設(shè)計(jì)的正確性和穩(wěn)定性;驗(yàn)證了并網(wǎng)逆變器在同步PI電流控制技術(shù)下四象限運(yùn)行的可行性;驗(yàn)證了主動有功干擾法和無功補(bǔ)償法在孤島檢測上的可靠性和準(zhǔn)確性。 【關(guān)鍵詞】：光伏 并網(wǎng) 最大功率點(diǎn) 同步PI 孤島
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 光伏發(fā)電概述12-15
• 1.2.1 光伏發(fā)電現(xiàn)狀和預(yù)測12-13
• 1.2.2 中國光伏發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.3 光伏發(fā)電分類和關(guān)鍵技術(shù)15-17
• 1.3.1 光伏發(fā)電分類15-16
• 1.3.2 光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)16-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)和本文研究的內(nèi)容17-19
• 2 太陽能電池特性分析19-29
• 2.1 太陽能電池概述19
• 2.2 太陽能電池工作原理和特性分析19-23
• 2.2.1 太陽能電池建模19-22
• 2.2.2 光伏電池工作特性分析22-23
• 2.3 光伏電池最大功率點(diǎn)23-24
• 2.4 最大功率點(diǎn)跟蹤算法24-29
• 2.4.1 干擾觀測法24-27
• 2.4.2 電導(dǎo)增量法27-29
• 3 三相單級式光伏并網(wǎng)逆變器工作原理與控制29-51
• 3.1 光伏發(fā)電用逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)29-32
• 3.1.1 并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類29-31
• 3.1.2 本系統(tǒng)逆變器拓?fù)溥x擇31-32
• 3.2 三相單級式光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理32-42
• 3.2.1 三相半橋電壓型PWM整流器數(shù)學(xué)模型32-36
• 3.2.2 同步PI電流控制技術(shù)36-40
• 3.2.3 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)40-42
• 3.3 參數(shù)設(shè)計(jì)42-48
• 3.3.1 并網(wǎng)變壓器設(shè)計(jì)42-44
• 3.3.2 三相交流側(cè)電感設(shè)計(jì)44-46
• 3.3.3 直流側(cè)支撐電容設(shè)計(jì)46-48
• 3.4 仿真驗(yàn)證48-51
• 4 光伏并網(wǎng)發(fā)電孤島效應(yīng)與檢測方法51-62
• 4.1 孤島產(chǎn)生的原因及危害51-52
• 4.2 孤島檢測標(biāo)準(zhǔn)52-54
• 4.3 孤島檢測方法54-62
• 4.3.1 被動式孤島檢測方法54-56
• 4.3.2 主動式孤島檢測方法56-62
• 5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)研究62-80
• 5.1 功率電路設(shè)計(jì)與控制62-64
• 5.2 DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)64-72
• 5.2.1 TMS320LF2407為核心控制系統(tǒng)64-65
• 5.2.2 AD采樣與系數(shù)計(jì)算65-68
• 5.2.3 IGBT驅(qū)動與保護(hù)模塊2SD315A68-70
• 5.2.4 軟件控制的實(shí)現(xiàn)70-72
• 5.3 三相單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究72-80
• 5.3.1 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析73-76
• 5.3.2 孤島檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析76-80
• 6 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80
• 6.2 進(jìn)一步完善的工作80-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 附錄A85-86
• 附錄B86-87
• 作者簡歷87-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

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