首页 > 88必威

数字化光伏并网系统的逆变技术研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 03:55:33
热度:

数字化光伏并网系统的逆变技术研究【摘要】:世界能源问题日益严重,各国正在加大可再生能源的开发和利用。国内出台了各项政策鼓励支持太阳能的开发,其中光伏并网发电逐渐受到了青睐。光伏并网

【摘要】:世界能源问题日益严重,各国正在加大可再生能源的开发和利用。国内出台了各项政策鼓励支持太阳能的开发,其中光伏并网发电逐渐受到了青睐。光伏并网系统的核心部件一并网逆变器得到了广泛的研究。本文以数字化光伏并网发电系统为研究对象,对光伏逆变控制技术环节进行深入研究,开发了基于DSP控制的单相两级式非隔离型/隔离型光伏并网逆变器。 首先介绍了光伏并网发电的背景及发展,分析了光伏逆变器的基本原理,提出了基于DSP+ARM双核的数字化控制的并网光伏逆变技术研究,进行了系统主电路及其主要元件参数设计、信号调理电路及辅助电源等设计,在该系统中通过DC/DC (Boost或移相全桥)把太卩n能电池板输出的直流电转换为约400V直流电,再经过DC/AC (全桥逆变)为正弦交流电,以单位功率因数馈入电网并与其保持同频同相,通过仿真及实验验证理论分析的正确性。 多于两级的变换器级联必须确保其稳定性和动态性等性能,两级式光伏并网逆变器也是如此。本文以EMI滤波器和DC/DC级级联为例,从噪声抑制的观点介绍了EMI滤波器及其应用在峰值电流模式控制下DC/DC级(以Boost转换器为例)如何避免系统性能退化和不稳定。利用状态空间平均法,构造了Boost转换器的小信号模型,设计了使转换器具有4kHz的控制带宽和约°52.6的相位裕度的PI控制器,建立了仿真模型。基于Matlab平台上设计的EMI滤波器达到欧盟标准规定的噪声抑制,同时保持了与Boost转换器级联后的稳定性和动态性。变换器之间的相互作用是构建级联系统的核心问题,对此提出了图形化阻抗比判据结合奈奎斯特稳定判据来评估级联系统的稳定性,对闭环转换器进行仿真和建模。仿真和实验结果证明了与Boost级联的EMI滤波器不仅能抑制噪声电流,获得一个符合欧盟标准可接受的水平,而且保持了两级级联系统的稳定和动态性,从而提供了一个可应用于两级式光伏逆变器的DC/DC级的无缝解决方案,也为其他级之间的级联提供了稳定性判定的参考。 为将太阳能电池板输出的直流电输送到电网上,需要通过并网逆变器将直流电转换为交流电,控制逆变器的输出电流与电网电压同频同相,以单位功率因数向电网馈电。本文提出了采用电流跟踪控制、电网电压前馈控制和双闭环并网控制的策略,其中双闭环的外电压环为采用PI恒压控制逆变前直流侧稳压,分析比较了准比例谐振调节和PI调节两种电流内环的输出外特性,根据仿真结果电流内环采用准比例谐振控制实现并网电流的无静态误差控制,并减小电网频率偏移对并网电流的影响。电网电压前馈可消除电网电压畸变或波动造成的并网电流畸变,从而提高了光伏并网的电能质量和抗干扰能力。对控制系统进行建模分析,给出环路相关参数设计过程,利用DSP数字锁相环来实现输出电流与网压同频同相,建立逆变器的单相并网仿真模型,仿真得到输出正弦电流波形良好,且针对实际电网电压有可能出现的畸变、突变和光伏阵列功率变化等情况,进行抗干扰测试。在实验样机上,用DSP编程来实现数字化控制,基于该并网控制策略的光伏逆变器能高功率因数向电网馈电,动态响应快,鲁棒性强,跟踪精度高,并网电流的THD小(3%),仿真和实验结果验证了该控制方案的可行性和实用性。 最后针对目前光伏并网发电时的不稳定及电能质量控制等问题,研究了并网光伏发电的关键共性技术,研究分析了新型的变步长+扰动观察法作为最大功率点跟踪算法,并通过设计实验进行了检验,表明设计的MPPT算法实现了最大功率点的快速稳定跟踪。详细分析了孤岛检测方法的工作原理,提出了一种过/欠压、过/欠频的被动式孤岛检测、主动式移频和主动式移相孤岛检测三种方法相结合的反孤岛效应方案,使用DSP进行数字控制使得逆变器孤岛检测的实现大大简化,完成了基于DSP控制的孤岛保护电路和软件设计,实验结果表明,该孤岛检测方案快速可靠,检测所需时间远小于国际标准所规定的最大检测时间,检测盲区非常小。基于以上理论分析及研究,设计了1500W非隔离型和隔离型光伏并网逆变器实验样机,搭建并网测试实验平台,给出了系统在CCS开发环境下的软件开发过程,进行了直流分量检测和EMC试验,取得了符合国际标准认证的实验结果,大量有效的测试数据验证了本文理论分析的可行性和正确性。 【关键词】:光伏逆变器 并网控制 最大功率点跟踪 反孤岛效应 EMI滤波器
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM464;TM615
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-10
  • 目录10-13
  • 第一章 绪论13-24
  • 1.1 课题背景及研究意义14-17
  • 1.2 课题相关内容的研究状况17-22
  • 1.2.1 光伏并网逆变器的级联问题研究状况17-18
  • 1.2.2 最大功率点跟踪控制的研究状况18-20
  • 1.2.3 逆变器并网控制技术的研究状况20-21
  • 1.2.4 防孤岛效应方法的研究状况21-22
  • 1.3 论文的主要研究内容22-24
  • 第二章 两级式并网光伏逆变器24-57
  • 2.1 引言24
  • 2.2 输入源-光伏电池特性24-27
  • 2.3 非隔离型光伏逆变器的 DC/DC 电路27-41
  • 2.3.1 光伏阵列直流侧滤波电路30
  • 2.3.2 功率解耦电容设计30-32
  • 2.3.3 Boost 及驱动电路32-35
  • 2.3.4 Boost 大信号仿真35-37
  • 2.3.5 CF-Boost 小信号模型37-41
  • 2.4 隔离型光伏逆变器的 DC/DC 电路41-45
  • 2.4.1 移相全桥电路41-44
  • 2.4.2 驱动电路44-45
  • 2.5 光伏逆变器的 DC/AC 电路45-48
  • 2.5.1 SPWM 逆变控制45-48
  • 2.5.2 IGBT 驱动电路48
  • 2.6 光伏逆变器的辅助供电48-52
  • 2.7 光伏逆变器的采样及保护电路52-56
  • 2.7.1 光伏阵列的采样电路52-54
  • 2.7.2 输出电流与电网电压检测电路54-55
  • 2.7.3 逆变前直流母线电压检测与保护电路55-56
  • 2.8 本章小结56-57
  • 第三章 逆变器的 DC/DC 级与 EMI 滤波器的级联57-71
  • 3.1 引言57
  • 3.2 PCM 控制 BOOST转换器建模57-60
  • 3.3 级联系统设计与仿真60-64
  • 3.3.1 Boost 输出动态特性60-61
  • 3.3.2 PI 控制器61-63
  • 3.3.3 EMI 输入滤波器63-64
  • 3.4 级联系统稳定性判定64-67
  • 3.5 仿真和实验结果67-70
  • 3.6 本章小结70-71
  • 第四章 光伏逆变器的并网策略及反孤岛效应71-93
  • 4.1 引言71-72
  • 4.2 光伏并网控制策略72-73
  • 4.3 光伏并网控制系统73-79
  • 4.4 DSP 数字锁相实现79-80
  • 4.5 光伏并网仿真与实验结果80-85
  • 4.5.1 仿真结果80-83
  • 4.5.2 实验结果83-85
  • 4.6 光伏逆变器的孤岛效应85-87
  • 4.6.1 孤岛效应85-86
  • 4.6.2 孤岛检测标准86-87
  • 4.7 光伏逆变器的孤岛检测方法87-91
  • 4.7.1 过/欠压与过/欠频孤岛检测88-89
  • 4.7.2 主动移频式孤岛检测89-90
  • 4.7.3 主动移相式孤岛检测90-91
  • 4.8 本章小结91-93
  • 第五章 实验设计与分析93-122
  • 5.1 引言93
  • 5.2 隔离型/非隔离型逆变器样机93-97
  • 5.3 光伏逆变器的系统软件97-106
  • 5.3.1 系统启动98-99
  • 5.3.2 主程序99-100
  • 5.3.3 MPPT 控制子程序100-104
  • 5.3.4 孤岛检测子程序104-105
  • 5.3.5 直流分量检测子程序105-106
  • 5.3.6 ARM 控制软件106
  • 5.4 MPPT 试验106-107
  • 5.5 光伏并网试验107-110
  • 5.6 功率因数试验110-112
  • 5.7 孤岛检测测试112-116
  • 5.8 逆变器 EMC 测试116-120
  • 5.9 本章小结120-122
  • 结论与展望122-124
  • 参考文献124-133
  • 攻读博士学位期间取得的研究成果133-135
  • 致谢135-136
  • 附件136


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计    张文;魏仲华;廖天发;高理文;薛家祥;

基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现    谭颖琦;范大鹏;陶溢;

一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计    陈建萍;张文;钟晨东;魏仲华;

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

主动电流扰动法在并网发电系统孤岛检测中的应用    张纯江;郭忠南;孟慧英;刘炜;

基于分布式并网发电的新型孤岛检测研究    陈卫民;陈国呈;吴春华;崔开涌;张翼;肖鹏;

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性    姚雨迎;张东来;徐殿国;

主动移相式孤岛检测的一种改进的算法    刘芙蓉;康勇;王辉;段善旭;唐爱红;

基于重复控制的单相分时复合级联光伏逆变器控制    耿攀;吴卫民;叶银忠;刘以建;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;周林;郭珂;刘强;代璐;黄勇;

光伏发电系统并网控制与孤岛检测的研究    张恩领

中国光伏产业发展战略研究    李华

高效单相非隔离型光伏并网逆变器的研制    钟良文

高频隔离型并网逆变器的研制    张思章

基于UCC3895的新型通信AC-DC变换器的设计    吴江;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

与建筑相结合的光伏并网发电示范电站    张艳红;张兴;林闽;吕绍勤;张崇巍;

光伏水泵变频器的设计    贺文涛;苏建徽;张国荣;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

SMD-300型二十组双脉冲电镀电源智能化研究    侯庆军;

全桥电路在开关电源中的应用与失效分析    趙小莉;

The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply    

CDM监测系统研发与应用    祖鹏举;

电力系统通信电源的发展与应用    冯锐;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

光伏并网逆变系统MPPT算法仿真与研究    刘鑫;石景波;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究    王兴权

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

高频开关电源的高效集成单周期控制策略研究    李思臻

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计    余熠

基于嵌入式技术的高精度程控直流电源的研究    张良清

基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法    况清龙

软开关电阻点焊逆变电源的研究    唱志强

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

高功率因数开关电源的研究与实现    康建胜

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

电动单轨吊动力锂电池组智能管理系统的研究    赵平强

多电平Buck直流变换器技术的研究    岳殿霞

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

德国为什么大力发展光伏?    吕志新;

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

国外光伏产业补贴政策    

光伏并网技术与市场——现状与发展    尹璐;赵争鸣;

推动我国太阳能事业实现又好又快发展    徐锭明;刘倩茹;

我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

模拟光耦器件HCNR201及其在高精度电压检测中的应用    苏涛,昝小舒,周立新

基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现    谭颖琦;范大鹏;陶溢;

基于PID控制和重复控制的正弦波逆变电源研究    高军,黎辉,杨旭,王兆安

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

基于“三链一力”的产业选择和升级研究    纪云涛

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

基于人工免疫算法的分布式发电系统孤岛检测研究    殷桂梁

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

微机控制多功能IGBT逆变焊机的研制    徐德进

我国光伏发电行业中的企业生存战略研究    唐春林

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

三相光伏并网系统设计及其控制算法研究    王健

可并网运行光伏逆变器的研制    王云丽

ZVS PWM大功率高频开关电源的研究    吴江波

基于DSP的FIR数字滤波器的设计    冉茂华

分布式发电系统孤岛效应的研究    姚丹

逆变器并网孤岛检测技术的研究    奚淡基

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

光伏产业最大危机是市场风险——国家发改委能源研究所研究员王斯成解析光伏市场    孙海燕;

《阳光能源》话你知 中国光伏想有一个家!    陈昆泉;

光伏产业:跨过寒冬是春天    胡兴军;

加快启动国内光伏市场,应对国际光伏形势新变化(中)——启动中国光伏市场的可行性分析    王斯成;

光伏工程都被谁抢走了    

光伏产业新动力:高纯冶金级硅太阳电池产品投入市场——CSI阿特斯宣布UMG组件e-Modules正式下线    袁麟;

发改委工信部着手调查光伏产能是否过剩问题    

光伏产业面临的研发挑战    Els Parton;Philip Pieters;Jef Poortmans;

陕西省光伏产业将实现产值2280亿元    

我国藏区光伏产业和市场大发展的思考(上)    尼玛江才;

太阳能光伏产业的发展催化我国钢丝深加工技术的提升    李国府;吴文晨;宋仁伯;袁康;

光伏玻璃中铁及其他着色金属离子的控制和管理    付玉生;张健;

经济转型背景下中国光伏产业培育和发展初探    唐青;

江苏光伏产业发展状况探析    

新能源光伏产业的示范效应分析与发展对策——以保定英利新能源有限公司为例    王军;陈龙珠;崔秀丽;张国锋;

以创新管理应对金融危机——安彩光伏项目发展的启示    苍利民;关丽哲;阎韬;徐建军;王秀林;王茂鸿;刘凤玲;

新世纪光伏产业展望    施正荣;

中国的太阳能光伏产业能否赶超世界?    施正荣;

低碳经济发展中不可或缺的成员——太阳能光伏技术    邵文青;

对昆明电网光伏并网发电的一些思考    邹贤;王琳;

光伏逆变器在扬并网    记者 邹平 季煜

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

兆伏集团昂首光伏产业第一方阵    记者 姚秀峰

世博会为我国光伏产业提供范本    辛桦

光伏:2012年产值有望达到500亿    刘辉张民强 记者 赵晓强

测绘助推江西新余光伏产业发展    李叶青 胡婷然

太阳能光伏产业盛事将在上海举办    朱培

节能减排促我省光伏产业发展    记者 芦瑞

新余抢占光伏产业世界制高点    记者 徐国平

国产装备托起光伏产业    本报记者 左丹

数字化光伏并网系统的逆变技术研究    张文

大功率光伏并网逆变系统研究    马亮

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

中国太阳能光伏产业政策效应研究    袁见

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

太阳能光伏产业链垂直一体化构建研究    耿亚新

光伏产业国际竞争力研究    陈晓燕

中国光伏产业创新系统研究    戚汝庆

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

三相光伏并网控制系统研究    周洪伟

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

光伏并网系统中的无功检测与补偿技术研究    王周龙

单相光伏并网发电系统的研究与改进    张峥

我国光伏科技及产业最优投资体系研究    汪瑜佩

政策工具视角的中国光伏产业政策文本内容分析    赵丽莉

耀皮公司光伏玻璃产品发展战略研究    张旭

基于生物网络的光伏并网发电系统研究    王磊

基于模糊控制技术的三相光伏并网逆变器的研究    彭倬

单相光伏并网发电系统的研究    单琳

Baidu
map