太阳能并网发电技术的研究

【摘要】：时至今日，全球范围内能源的日益紧缺已经引起了各国家的高度重视，面对化石能源的逐渐枯竭和环境污染问题的加深，寻求一种绿色无污染的能源成为了社会前进发展的必然趋势。太阳能电池、自动化控制技术、以及电力电子技术的发展，为今天我们的生活带来变革性的进步，这也使得太阳能并网发电进一步成为了新能源领域最典型的应用。本文将对太阳能并网发电技术展开深入的探索与研究。 本文首先对光伏发电系统主电路拓扑结构进行了剖析。分析了光伏电池的工作原理，研究了DC/DC直流变换技术，针对本课题，采取了Boost变换电路作为直流信号的转换，对Boost电路进行了工作原理分析。接下来，对作为关键环节的逆变技术进行了研究，主要针对单相全桥逆变电路工作原理等做了详尽的分析。 其次研究了光伏并网系统的工作特性，并论述了单相并网发电系统的工作原理，确定了主电路拓扑结构。从逆变器的控制方式，逆变器的控制模型方面对逆变器进行了分析，确定了并网逆变器控制策略。深入研究了SPWM的控制技术，对单极性和双极性两种调制方式进行了比较分析，确定了选用双极性调制方式。接下来对最大功率点跟踪进行了研究，采用了一种改进的扰动观察法来实现最大功率点跟踪，用以获得更高的光伏发电系统的效率。利用MATLAB/SIMUlink建立系统仿真模型，通过仿真结果分析，验证了控制策略的正确性。 最后，以DSP为控制核心，搭建了控制电路、驱动电路和检测电路等在内的单相并网发电实验系统平台。仿真和实验结果均表明：控制系统结构设计合理，系统运行稳定，也验证了方案的可实施性。 【关键词】：光伏并网发电 最大功率点跟踪 单相逆变 SPWM DSP
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景与意义9-10
• 1.2 光伏并网发电的现状与发展10-11
• 1.2.1 国外光伏并网发电概况10-11
• 1.2.2 国内光伏并网发电概况11
• 1.3 本文研究的主要内容11-13
• 第二章 光伏发电系统的整体结构研究13-24
• 2.1 单相光伏发电系统主电路拓扑结构13-14
• 2.2 光伏电池的基本原理14-16
• 2.3 前级 DC/DC 变换电路的技术研究16-20
• 2.4 后级 DC/AC 交流逆变器的技术研究20-23
• 2.4.1 全桥逆变电路的工作原理20-21
• 2.4.2 缓冲电路的原理分析及参数选择21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 单相光伏系统控制技术的研究24-43
• 3.1 并网逆变器控制策略的研究24-28
• 3.1.1 光伏并网逆变器的控制方式24-26
• 3.1.2 并网逆变器的控制模型26-28
• 3.1.3 光伏并网逆变器的问题研究28
• 3.2 SPWM 控制技术的研究28-36
• 3.2.1 SPWM 技术的基本原理29-30
• 3.2.2 SPWM 技术的调制方式30-36
• 3.3 最大功率点的跟踪36-42
• 3.3.1 最大功率点跟踪概述36-38
• 3.3.2 最大功率点跟踪方法38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 光伏发电控制系统仿真分析43-55
• 4.1 光伏阵列的仿真分析43-45
• 4.2 Boost 升压电路的仿真分析45-48
• 4.3 SPWM 技术的逆变仿真48-52
• 4.3.1 逆变器仿真分析48-51
• 4.3.2 并网仿真分析51-52
• 4.4 最大功率点跟踪仿真分析52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 单相光伏并网逆变实验系统设计55-68
• 5.1 系统硬件设计55-63
• 5.1.1 DC/DC 变换电路设计55-57
• 5.1.2 单相全桥逆变电路设计57-59
• 5.1.3 滤波电路设计59-60
• 5.1.4 信号检测电路设计60-63
• 5.2 系统软件流程图63-65
• 5.3 实验结果65-67
• 5.3.1 DSP 生成 PWM 波65-66
• 5.3.2 并网逆变器的输出波形66-67
• 5.3.3 电网电压的捕获波形67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 结论68-69
• 参考文献69-72
• 附录A 实验系统实物图72-73
• 在学研究成果73-74
• 致谢74

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