太阳能光伏并网发电系统的研究

【摘要】： 在不久的将来，太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。高性能的数字信号处理器芯片(DSP)的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏并网的控制成为可能。本文的主要研究内容有： 1． 使用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSETS工具软件建立了单相光伏并网发电系统的动态模型，并进行了在开环和闭环两种情况下的仿真，给具体的硬件设计提供了极为有效的帮助；建立了光伏并网发电系统逆变输出环节的小信号模型，并使用MATLAB中的Simulink工具进行了开环和闭环状态下的仿真。 2． MPPT(最大功率点跟踪)是光伏系统中经常遇见的问题。本文详细地分析了常用的几种MPPT方案，并提出了几种新的MPPT方案。 3． 为了使并网电流和电网电压同频、同相，需要使用锁相环技术。本文详细分析了软件锁相环的原理，并结合实际系统给出了设计方案和软件流程图。 4． 使用光伏并网发电系统对电网进行无功补偿和功率因数校正是未来光伏应用的一个方向，本文仔细分析研究了使用光伏并网发电系统作为有源滤波器的优点和运行特点。 5． 孤岛效应是光伏并网系统应用中必须防止发生的故障现象，本文分析了使用主动扰动方式进行防止孤岛效应的方案，并给出了仿真模型和结果。 6． 具体并详细分析了基于DSP芯片(TMS320F240)的单相光伏并网发电系统的控制设计思想，提供了软件结构和实验结果。 7． 光伏并网发电系统的大规模使用必须和远程数据监控联系在一起，本文发展了可供实用的光伏并网发电系统的测控系统的软件。 8． 详细分析了光伏系统大规模推广的主要非技术障碍并提出对策；分析了光伏系统在安装使用中的安全规范问题，同时结合数据分析了光伏并网发电系统的经济运行、社会效益和环境效益。 【关键词】：光伏并网 DSP TMS320F240 锁相环 太阳能 逆变器 MPPT 有源滤波器 孤岛效应 数据采集
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TM61
【目录】：

• 中文摘要7-8
• 英文摘要8-9
• 致谢9-12
• 插图清单12-15
• 表格清单15-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 太阳能和光伏发电16-18
• 1.2 光伏并网发电系统的广阔前景18-20
• 1.3 光伏并网发电系统的简单介绍20-21
• 1.4 本文所做的工作21-24
• 第二章 光伏并网发电系统的分类和信号分析24-40
• 2.1 光伏并网发电系统的分类24-28
• 2.2 典型电流型单相并网系统逆变输出级的小信号分析28-35
• 2.3 典型电流型单相并网系统逆变输出级的Matlab仿真35
• 2.4 本章小结35-40
• 第三章 太阳能电池模型及最大功率点跟踪方法40-65
• 3.1 太阳能电池的基本原理和电路特性40-44
• 3.2 最大功率点跟踪方法44-60
• 3.3 本章小结60-65
• 第三章 附录:模糊推理规则表65-68
• 第四章 软件锁相环的研究及其在并网逆变器中的应用68-82
• 4.1 锁相环技术的发展和应用68
• 4.2 锁相环的工作原理及其数学模型68-70
• 4.3 软件锁相环的基本原理70-72
• 4.4 软件锁相环中各种环路滤波程序算法实现72-75
• 4.5 基于F240芯片的软件锁相环75-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第五章 无功补偿和谐波补偿82-93
• 5.1 无功补偿的含义及重要意义82-83
• 5.2 谐波污染和谐波抑制83
• 5.3 并联型有源滤波器的工作原理83-85
• 5.4 并联型有源电力滤波器的实现85-89
• 5.5 国内发展光伏并网功率调节电站的广阔前景89-90
• 5.6 本章小结90-93
• 第六章 光伏并网发电系统的孤岛效应与防止策略93-102
• 6.1 “孤岛效应”的概念93-94
• 6.2 孤岛效应的具体分析和国际通行标准94
• 6.3 孤岛效应的检测94-96
• 6.4 孤岛效应检测的可行方案和仿真结果96
• 6.5 本章小结96-102
• 第七章 使用DSP芯片实现可调度式单相光伏并网发电系统102-113
• 7.1 系统硬件设计102-104
• 7.2 系统逆变输出级控制算法的分析104-108
• 7.3 系统整体软件流程108-109
• 7.4 实验结果波形109
• 7.5 光伏并网发电系统的现场照片资料109-111
• 7.6 本章小结111-113
• 第八章 光伏并网发电系统的数据采集和监控113-121
• 8.1 测控软件功能简介113
• 8.2 测控的软硬件基础113-114
• 8.3 测控软件的主运行界面和功能介绍114-116
• 8.4 测控软件中数据库的设计116-117
• 8.5 测控软件的工作过程117-121
• 第九章 光伏并网发电系统的商业化发展121-132
• 9.1 光伏系统商业化过程中所面临的非技术性障碍及对策121-124
• 9.2 光伏系统的安全法规概要124-127
• 9.3 光伏并网发电系统的经济效益、社会效益和环境效益127-132
• 第十章 总结和展望132-134
• 10.1 全文总结132
• 10.2 发展展望132-134
• 作者在攻读博士学位期间发表的论文134

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