基于模糊自适应PI闭环控制的太阳能并网发电系统的研究

【摘要】： 随着化石能源消耗的不断增长和地球生态环境的日益恶化,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源,已成为了当今能源结构中一个重要的组成部分。光伏并网发电技术已成为太阳能光电应用的主流。本论文以光伏并网发电系统为研究对象,对其进行了详细的分析和研究。 首先,本文介绍了课题的研究背景、研究意义、光伏发电的现状与发展情况。并提出了保证光伏并网发电系统正常运行所需的关键技术问题。 其次,根据太阳能电池的工作原理分析其工作特性并建立数学模型。逐章对光伏并网发电系统的各种关键技术问题进行了详细的分析与研究,提出具有针对性的解决方案。介绍了最大功率点跟踪原理以及目前常用的几种跟踪方法,通过对这几种常用控制方法的研究对比找出其运行中存在的优缺点,提出了基于模糊／PID双模态的MPPT跟踪方法。对光伏并网发电系统的孤岛检测问题进行了较为深入的理论分析和研究,提出基于周期性双向扰动正反馈有源频率漂移法的孤岛主动检测方法,以提高电力终端电网的安全性和供电的可靠性。 最后,提出了基于模糊自适应PI闭环控制的太阳能单相光伏并网发电系统设计方案,利用Matlab/Simulink仿真平台进行了系统的动态仿真,验证了设计方案的可行性。设计了基于TMS320F2812 DSP芯片的单相并网控制系统的硬件电路,开发了相应的系统软件,为大型地面式太阳能光伏并网发电系统设计提供了实验平台。 【关键词】：太阳能 并网发电 MPPT 孤岛效应 模糊自适应
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 光伏发电的背景与意义9
• 1.2 光伏发电的现状与发展9-12
• 1.2.1 世界光伏发电技术发展与趋势10-11
• 1.2.2 国内光伏发电的现状和发展11-12
• 1.3 光伏发电系统分类12-13
• 1.4 光伏发电系统的关键问题13-14
• 1.4.1 最大功率点跟踪控制13
• 1.4.2 孤岛效应的检测13-14
• 1.4.3 光伏并网发电系统逆变器结构及其控制14
• 1.5 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 光伏阵列特性分析16-20
• 2.1 太阳能光伏电池的类型16
• 2.2 太阳能电池的工作原理16-17
• 2.3 太阳能电池的工作特性17-19
• 2.3.1 太阳能电池模型17
• 2.3.2 太阳能电池的电气特性17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 太阳能发电系统的MPPT控制方法研究20-30
• 3.1 太阳能发电系统最大功率点的跟踪原理20-21
• 3.2 常用的最大功率跟踪控制方法的分析比较21-26
• 3.2.1 定电压跟踪法21-22
• 3.2.2 扰动观察法22-23
• 3.2.3 增量电导法23-25
• 3.2.4 模糊逻辑控制法25-26
• 3.3 基于模糊/PID双模控制的光伏阵列MPPT控制方法26-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 孤岛效应检测方法的研究30-39
• 4.1 孤岛效应概述30
• 4.2 孤岛效应的电气特性30-32
• 4.3 常用孤岛检测方法比较32-37
• 4.3.1 被动方法32-33
• 4.3.2 主动方法33-37
• 4.4 基于周期性双向扰动有源频率漂移法37
• 4.5 本章小结37-39
• 第五章 太阳能单相并网发电系统方案研究与设计39-56
• 5.1 单相并网发电系统的主电路39-42
• 5.1.1 并网系统的逆变电路结构39-40
• 5.1.2 主电路工作特性分析40-42
• 5.2 单相并网系统逆变器控制方案研究42-44
• 5.2.1 定时比较PWM控制策略42
• 5.2.2 滞环电流控制策略42-44
• 5.2.3 空间矢量SVPWM电流控制策略44
• 5.2.4 SPWM的电流控制策略44
• 5.3 同步锁相环技术44-48
• 5.4 基于模糊自适应PI控制的闭环并网控制方案48-55
• 5.4.1 基于PI闭环并网控制系统的设计与仿真48-51
• 5.4.2 基于模糊自适应PI控制的闭环并网控制系统设计与仿真51-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 基于DSP的单相并网发电实验系统设计与实现56-68
• 6.1 主电路的设计56-58
• 6.1.1 光伏阵列的结构56
• 6.1.2 直流侧滤波电容参数选择56-57
• 6.1.3 逆变电路功率管参数选择57
• 6.1.4 并网侧LC滤波电路参数设计57-58
• 6.2 控制系统的设计58-62
• 6.2.1 TMS320F2812控制芯片简介59
• 6.2.2 采样电路的设计59-61
• 6.2.3 保护电路61-62
• 6.3 实验系统软件实现62-66
• 6.3.1 系统主程序62-63
• 6.3.2 系统的MPPT子程序63-64
• 6.3.3 系统孤岛效应检测子程序64-65
• 6.3.4 同步锁相环软件实现65-66
• 6.4 本章小结66-68
• 第七章 总结与展望68-70
• 7.1 总结68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间的主要研究成果75

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